(57)【要約】【課題】高スループットを実現することができる基板処理装置を提供する。【解決手段】本発明の基板処理装置は、基板Ｗを研磨する研磨部３と、基板Ｗを搬送する搬送機構５，６と、研磨された基板Ｗを洗浄し乾燥する洗浄部４とを備えている。洗浄部４は、複数の基板を洗浄するための複数の洗浄ラインを有する。この洗浄ラインは、複数の洗浄モジュール２０１Ａ，２０１Ｂ，２０２Ａ，２０２Ｂを備えており、基板は複数の搬送ロボット２０９，２１０によって搬送される。【選択図】図２８
2010050436.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を研磨する研磨部と、
基板を搬送する搬送機構と、
研磨された基板を洗浄し乾燥する洗浄部とを備えた基板処理装置であって、
前記洗浄部は、複数の基板を洗浄するための複数の洗浄ラインを有することを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記洗浄部は、基板を前記複数の洗浄ラインのいずれかに振り分ける振分機構を有することを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記複数の洗浄ラインは、基板を一次洗浄するための複数の一次洗浄モジュールと、基板を二次洗浄するための複数の二次洗浄モジュールを有することを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記複数の一次洗浄モジュールは縦方向に沿って配列されており、前記複数の二次洗浄モジュールは縦方向に沿って配列されていることを特徴とする請求項３に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記洗浄部は、前記複数の一次洗浄モジュールおよび前記複数の二次洗浄モジュールにアクセス可能な第１搬送ロボットと、前記複数の二次洗浄モジュールにアクセス可能な第２搬送ロボットとを有することを特徴とする請求項３に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記複数の洗浄ラインは、一時的に基板が置かれる仮置き台を有することを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記洗浄部は、前記複数の洗浄ラインにより洗浄された複数の基板を乾燥させる複数の乾燥モジュールを有することを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記複数の乾燥モジュールは、縦方向に沿って配列されていることを特徴とする請求項７に記載の基板処理装置。
【請求項９】
複数の基板を研磨し、
研磨された複数の基板を複数の洗浄ラインに搬送し、
前記複数の基板をそれぞれ前記複数の洗浄ラインのいずれかに振り分け、
前記複数の洗浄ラインで前記複数の基板を洗浄し、
洗浄された前記複数の基板を乾燥することを特徴とする基板処理方法。
【請求項１０】
前記複数の基板を並列に洗浄することを特徴とする請求項９に記載の基板処理方法。
【請求項１１】
前記複数の基板を所定の時間差で洗浄することを特徴とする請求項９に記載の基板処理方法。
【請求項１２】
基板に対する押圧力を流体の圧力により付与するトップリングを用いて基板を研磨する研磨部と、
基板を搬送する搬送機構と、
研磨された基板を洗浄し乾燥する洗浄部とを備えた基板処理装置であって、
前記トップリングは、トップリングヘッドを介して支持軸に揺動可能に連結されており、
前記流体の圧力を調整する圧力調整部を前記トップリングヘッドに設置したことを特徴とする基板処理装置。
【請求項１３】
前記トップリングを前記支持軸を中心に揺動させる揺動機構を前記トップリングヘッドに設置したことを特徴とする請求項１２に記載の基板処理装置。
【請求項１４】
前記トップリングヘッドは、前記支持軸に着脱可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１２に記載の基板処理装置。
【請求項１５】
基板を研磨する複数の研磨ユニットを有する研磨部と、
前記複数の研磨ユニット間で基板を搬送する搬送機構と、
研磨された基板を洗浄し乾燥する洗浄部とを備えた基板処理装置であって、
前記搬送機構は、
高さの異なる２つの走行軸上に配置された複数の基板搬送ステージと、
前記複数の基板搬送ステージを前記２つの走行軸に沿って水平方向に移動させる複数の水平駆動機構と、
前記複数の基板搬送ステージをそれぞれ独立に上下方向に移動させる複数の昇降駆動機構とを有することを特徴とする基板処理装置。
【請求項１６】
前記２つの走行軸とは異なる高さの走行軸上に配置された基板パスステージと、
前記基板パスステージを前記走行軸に沿って水平方向に移動させる水平駆動機構とをさらに備えたことを特徴とする請求項１５に記載の基板処理装置。
【請求項１７】
基板を保持する上下動可能なトップリングを有する研磨部と、
前記トップリングと基板の受け渡しを行う上下動可能な搬送ステージを有する搬送機構と、
前記トップリングと前記搬送ステージとの間に配置されたリテーナリングステーションとを備え、
前記トップリングは、トップリング本体と、該トップリング本体に対して相対的に上下動可能なリテーナリングとを有し、
前記リテーナリングステーションは、前記リテーナリングを押し上げる複数の押し上げ機構を有していることを特徴とする基板処理装置。
【請求項１８】
前記押し上げ機構は、前記リテーナリングに接触する押し上げピンと、該押し上げピンを上方に押すばねとを含むことを特徴とする請求項１７に記載の基板処理装置。
【請求項１９】
前記リテーナリングステーションは、前記押し上げ機構が前記リテーナリングを押し上げている間に前記リテーナリングの摩耗量を測定する摩耗測定器を有することを特徴とする請求項１７に記載の基板処理装置。
【請求項２０】
前記摩耗測定器は、前記リテーナリングの下面に接触する接触部材と、前記接触部材を上方に押すばねと、前記接触部材を上下方向に移動可能に支持する直動ガイドと、前記接触部材の変位を測定する変位測定器とを備えることを特徴とする請求項１９に記載の基板処理装置。
【請求項２１】
トップリングを基板の搬送位置に移動させ、
搬送ステージにより基板を前記搬送位置に搬送し、
前記トップリングを下降させて該トップリングのリテーナリングを押し上げ機構に接触させることにより前記リテーナリングを前記押し上げ機構により押し上げ、
前記トップリングを下降させながら、前記搬送ステージを上昇させ、
前記搬送ステージから前記トップリングに基板を渡し、
基板を前記搬送位置から研磨位置に移動させ、
基板を研磨することを特徴とする基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置および基板処理方法に関し、特に半導体ウェハなどの基板を平坦に研磨するために用いられる基板処理装置および基板処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスの高集積化が進むにつれて回路の配線が微細化し、配線間距離もより狭くなりつつある。半導体デバイスの製造では、シリコンウェハの上に多くの種類の材料が膜状に繰り返し形成され、積層構造を形成する。この積層構造を形成するためには、ウェハの表面を平坦にする技術が重要となっている。このようなウェハの表面を平坦化する一手段として、化学機械研磨（ＣＭＰ）を行う研磨装置（化学的機械的研磨装置ともいう）が広く用いられている。
【０００３】
この化学機械研磨（ＣＭＰ）装置は、一般に、研磨パッドが取り付けられた研磨テーブルと、ウェハを保持するトップリングと、研磨液を研磨パッド上に供給するノズルとを備えている。ノズルから研磨液を研磨パッド上に供給しながら、トップリングによりウェハを研磨パッドに押し付け、さらにトップリングと研磨テーブルとを相対移動させることにより、ウェハを研磨してその表面を平坦にする。
【０００４】
基板処理装置は、このようなＣＭＰ装置に加え、研磨後のウェハを洗浄し、さらに乾燥させる機能を有する装置である。このような基板処理装置においては、基板処理のスループットを向上することが求められている。基板処理装置は、研磨や洗浄などを行う種々の処理部を有しているため、各処理部での処理の遅延は、基板処理装置全体のスループットを低下させてしまう。例えば、従来の基板処理装置では、複数の研磨ユニットが設けられているのに対して、一つの洗浄ラインのみが設けられていたため、複数の研磨されたウェハを同時に洗浄し、乾燥することができなかった。また、洗浄ライン上の複数の処理工程（一次洗浄、二次洗浄、乾燥など）のうち、処理時間が最も遅い処理工程がプロセス全体の律速工程となってしまい、これが、プロセス全体の処理時間（スループット）を決定付けることもあった。
【０００５】
基板処理装置全体のスループットは、研磨部や洗浄部などの処理部のみならず、ウェハを搬送する搬送機構にも影響されることがある。さらに、トップリングと搬送機構との間でのウェハの受け渡し動作も全体のスループットに影響を与える。このように、基板処理装置全体のスループットは、種々の処理工程および搬送工程に依存する。
【０００６】
例えば、基板処理装置は、複数の研磨ユニット間でウェハを搬送するためのリニアトランスポータを有している。このリニアトランスポータは、ウェハを水平方向に直線的に移動させて、各研磨ユニットのウェハ受け渡し位置までウェハを搬送する。その後、ウェハは、ニリアトランスポータとは別に設けられたプッシャーによりトップリングに向かって押し上げられる。このように、ウェハの水平移動と上下移動は、それぞれリニアトランスポータおよびプッシャーによって別々に行われるため、ウェハの搬送に要する時間が長くなる。
【０００７】
また、プッシャーはウェハの受け渡し位置に研磨ユニットごとに設ける必要があり、さらに、トップリングとプッシャーとの間でのウェハの受け渡し位置を微調整するためのＸＹステージを設ける必要がある。このため、ウェハの搬送機構全体が構造的に複雑となり、また付随する配線や配管を多数配置する必要がある。さらに、この搬送機構が故障した場合には、ウェハ受け渡し位置にアクセスする必要があり復旧作業が困難となる場合も予想される。
【０００８】
故障やメンテナンスによる基板処理装置のダウンタイムが長くなると、ウェハ処理のコスト上昇につながる。このため、最近では、容易にメンテナンス作業を行うことができる基板処理装置が要望され、さらには、部品の数を少なくして構造をシンプルにし、コストダウンを図ることも要望されている。
【０００９】
例えば、トップリングは、研磨パッド上の研磨位置とウェハの受け渡し位置との間を揺動するため、トップリングの揺動機構は定期的なメンテナンスを必要とする。この揺動機構は、トップリングの旋回軸を支持するベアリング、旋回軸を駆動するモータおよび減速機などから構成されている。トップリングを支持するトップリングヘッドは、比較的長い旋回軸の上端に固定され、下端に減速機とモータが連結される。ベアリングの外側にはベアリングケースが配置され、このベアリングケースは、研磨室とその下の室との間を隔てるポリッシャパンを貫通している。さらに、ベアリングケースは、ポリッシャパンの下に設置されている。このように、トップリングおよびトップリングヘッドを含むトップリング組立体は比較的長物で重量があるため、そのメンテナンスの点で不都合がある場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００７／０９９９７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、高スループットを実現することができる基板処理装置および基板処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、基板を研磨する研磨部と、基板を搬送する搬送機構と、研磨された基板を洗浄し乾燥する洗浄部とを備えた基板処理装置であって、前記洗浄部は、複数の基板を洗浄するための複数の洗浄ラインを有することを特徴とする基板処理装置である。
本発明によれば、複数の基板が連続的に洗浄部に搬入されてくる場合でも、必要に応じて複数の洗浄ラインに基板を振り分けることができ、これら複数の基板を並行して洗浄することができる。また、基板の洗浄または乾燥に必要とされる時間に応じて、基板を複数の洗浄ラインのいずれかに振り分けることができるため、プロセス全体のスループットを向上させることができる。さらに、複数の洗浄ラインでの処理時間を平準化するようにすれば、さらにプロセス全体のスループットを向上させることができる。
なお、本明細書において、「洗浄ライン」とは、基板が投入される洗浄部の内部において、一つの基板が複数の洗浄モジュールによって洗浄される際の移動経路のことである。本発明における洗浄部は、１枚の基板を連続的に洗浄する機能を有しながら、複数の基板を同時に洗浄する機能も有するという利点がある。
【００１３】
本発明の好ましい態様は、前記洗浄部は、基板を前記複数の洗浄ラインのいずれかに振り分ける振分機構を有することを特徴とする。このように構成すれば、複数の洗浄ライン間の処理時間に応じて基板（ウェハ）を振り分けることができるので、洗浄ラインの処理時間を平準化することができる。
本発明の好ましい態様は、前記複数の洗浄ラインは、基板を一次洗浄するための複数の一次洗浄モジュールと、基板を二次洗浄するための複数の二次洗浄モジュールを有することを特徴とする。このように構成すれば、ある洗浄モジュールが故障した場合は、基板の洗浄処理を停止させることなく、洗浄モジュールを修理、または新たな洗浄モジュールに交換することができる。
本発明の好ましい態様は、前記複数の一次洗浄モジュールは縦方向に沿って配列されており、前記複数の二次洗浄モジュールは縦方向に沿って配列されていることを特徴とする。このように構成すれば、フットプリント（クリーンルームなどに設置した装置の設置面積）を小さくすることができる。なお、この場合、複数の一次洗浄モジュール間で、または複数の二次洗浄モジュール間で基板を搬送することもできる。
【００１４】
本発明の好ましい態様は、前記洗浄部は、前記複数の一次洗浄モジュールおよび前記複数の二次洗浄モジュールにアクセス可能な第１搬送ロボットと、前記複数の二次洗浄モジュールにアクセス可能な第２搬送ロボットとを有することを特徴とする。このように構成すれば、２つの搬送ロボットによって基板を迅速かつ確実に搬送することができる。
本発明の好ましい態様は、前記複数の洗浄ラインは、一時的に基板が置かれる仮置き台を有することを特徴とする。このように構成すれば、基板の洗浄モジュールへの投入および取り出しの時間の調整や、洗浄部内の基板の搬送経路をフレキシブルに変更することができる。
本発明の好ましい態様は、前記洗浄部は、前記複数の洗浄ラインにより洗浄された複数の基板を乾燥させる複数の乾燥モジュールを有することを特徴とする。このように構成すれば、基板を乾燥した状態で基板処理装置から搬出することができるので、ドライイン−ドライアウト型の基板処理装置を提供することができる。
本発明の好ましい態様は、前記複数の乾燥モジュールは、縦方向に沿って配列されていることを特徴とする。このように構成すれば、フットプリントを少なくすることができる。
【００１５】
本発明の他の態様は、複数の基板を研磨し、研磨された複数の基板を複数の洗浄ラインに搬送し、前記複数の基板をそれぞれ前記複数の洗浄ラインのいずれかに振り分け、前記複数の洗浄ラインで前記複数の基板を洗浄し、洗浄された前記複数の基板を乾燥することを特徴とする基板処理方法である。本発明によれば、連続的に搬送される複数の基板を複数の洗浄ラインに振り分けることによって、これら複数の基板を並行して洗浄することができる。また、基板の洗浄または乾燥に必要とされる時間に応じて、基板を複数の洗浄ラインのいずれかに振り分けることができるため、プロセス全体のスループットを向上させることができる。さらに、複数の洗浄ラインでの処理時間を平準化するようにすれば、さらにプロセス全体のスループットを向上させることができる。
【００１６】
本発明の好ましい態様は、前記複数の基板を並列に洗浄することを特徴とする。このように、前記複数の基板を並列に洗浄するので、複数の基板を短時間で洗浄することができる。
本発明の好ましい態様は、前記複数の基板を所定の時間差で洗浄することを特徴とする。このように、前記複数の基板を所定の時間差で洗浄するので、例えば洗浄後の基板を一枚ずつ搬送することが必要な場合は、搬送ロボットは基板を一定間隔をあけて連続的に搬出することができる。したがって、基板の搬送が律速とならず、プロセス全体のスループットを向上することができる。
【００１７】
本発明の他の態様は、基板に対する押圧力を流体の圧力により付与するトップリングを用いて基板を研磨する研磨部と、基板を搬送する搬送機構と、研磨された基板を洗浄し乾燥する洗浄部とを備えた基板処理装置であって、前記トップリングは、トップリングヘッドを介して支持軸に揺動可能に連結されており、前記流体の圧力を調整する圧力調整部を前記トップリングヘッドに設置したことを特徴とする基板処理装置である。
【００１８】
本発明によれば、次のような従来の問題を解決することができる。従来の基板処理装置では、複数の研磨ユニットに対して１つの圧力調整部がトップリングヘッドの外部に設けられていた。そのため、複数の研磨ユニットのうちの一部の不具合のためにすべてのトップリングの圧力を調整する圧力調整部を停止させる必要があった。本発明によれば、複数の研磨ユニットが研磨部に設けられる場合でも、それぞれの研磨ユニットのトップリングヘッドごとに圧力調整部が設けられるので、故障が生じていない研磨ユニットの運転は継続することができる。したがって、基板処理プロセス全体のスループットの低下を防止することができる。ここで、トップリングヘッドの軽量化の観点から、トップリングの回転機構および揺動機構の小型化を実現すること、およびトップリングヘッドやトップリングの構成部材（例えば、トップリングハウジング）を軽量な材料（たとえば、塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂等）で形成することが好ましい。
【００１９】
また、本発明によれば、従来の基板処理装置の課題であったトップリングの押圧力の応答性の遅れを改善することができる。すなわち、従来の基板処理装置では、トップリングヘッドの外部に圧力調整部が設けられていたため、圧力調整部とトップリングとの間の距離が長く、基板に対する押圧力の変化指令に対して、実際の押圧力変化が遅延するという問題があった。本発明によれば、圧力調整部をトップリングヘッドに設置したので、従来の構成に比べて、トップリングと圧力調整部との距離が短くなる。したがって、流体の圧力の応答性が向上し、基板の表面の凹凸に応じて速やかに押圧力を変化させることができる。その結果、基板に対するトップリングの押圧力をより適切かつ的確に制御することができる。
【００２０】
本発明の好ましい態様は、前記トップリングを前記支持軸を中心に揺動させる揺動機構を前記トップリングヘッドに設置したことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記トップリングヘッドは、前記支持軸に着脱可能に取り付けられていることを特徴とする。このように構成すれば、メンテナンスを簡易とするとともに、基板処理プロセス全体を停止させることなく、個別のトップリングヘッドのメンテナンスを実行することができる。
【００２１】
上記構成によれば、アクセスが容易なトップリングヘッド自体に圧力調整部や揺動機構が設けられているので、これら圧力調整部や揺動機構のメンテナンス時に、隣接する他の機器ユニットを取り外す必要がない。さらに、トップリング、トップリングヘッド、圧力調整部、揺動機構などを１つのモジュール（ユニット）として構成することができるので、揺動機構を構成するベアリング、モータ、減速機などの交換をモジュール単位で行うことができる。その結果、装置ダウンタイム（すなわち、メンテナンス対象となる機器を停止させている時間）が短縮できる。高スループット型基板処理装置においては、装置のダウンタイムの短縮は、基板処理のコストの低減につながる。このように、本発明においては、運転そのものはできるだけ継続させながらコンポーネントとしての各機器のメンテナンスを行うことができるので、たとえば、装置の使用年数が長期となってメンテナンス頻度が多くなってきたとしても、基板処理は継続可能であり、また、交換補修作業も容易となるので、使用耐用年数を大幅に向上させた基板処理装置を提供することができる。
【００２２】
本発明の他の態様は、基板を研磨する複数の研磨ユニットを有する研磨部と、前記複数の研磨ユニット間で基板を搬送する搬送機構と、研磨された基板を洗浄し乾燥する洗浄部とを備えた基板処理装置であって、前記搬送機構は、高さの異なる２つの走行軸上に配置された複数の基板搬送ステージと、前記複数の基板搬送ステージを前記２つの走行軸に沿って水平方向に移動させる複数の水平駆動機構と、前記複数の基板搬送ステージをそれぞれ独立に上下方向に移動させる複数の昇降駆動機構とを有することを特徴とする基板処理装置である。
【００２３】
上記構成によれば、基板の水平方向への搬送と上下方向への搬送とを同時に行うことができるので、基板の搬送に要する時間を短縮することができる。また、従来必要であったプッシャーを省略することができるので、構造をシンプルにすることができ、かつ搬送機構のメンテナンスを容易に行うことができる。その結果、基板処理装置のダウンタイムを短縮させることができる。したがって、メンテナンス性を大幅に向上させ、また、スループットを高めた基板処理装置を提供することができる。
【００２４】
本発明の好ましい態様は、前記２つの走行軸とは異なる高さの走行軸上に配置された基板パスステージと、前記基板パスステージを前記走行軸に沿って水平方向に移動させる水平駆動機構とをさらに備えたことを特徴とする。このような構成によれば、複数の基板が同時に異なる高さで水平方向に移動することができ、これによりスループットを向上させることができる。
【００２５】
本発明の他の態様は、基板を保持する上下動可能なトップリングを有する研磨部と、前記トップリングと基板の受け渡しを行う上下動可能な搬送ステージを有する搬送機構と、前記トップリングと前記搬送ステージとの間に配置されたリテーナリングステーションとを備え、前記トップリングは、トップリング本体と、該トップリング本体に対して相対的に上下動可能なリテーナリングとを有し、前記リテーナリングステーションは、前記リテーナリングを押し上げる複数の押し上げ機構を有していることを特徴とする基板処理装置である。
【００２６】
上記構成によれば、トップリングおよび搬送ステージとは別に設けられたリテーナリングステーションによりトップリングのリテーナリングが押し上げられるので、ウェハの受け渡しの際に、トップリングと搬送ステージは、互いを待つことなく、ほぼ同時に互いに近接し、ほぼ同時に離間することができる。したがって、トップリングと搬送ステージとの間での基板の受け渡し時間が短縮される。また、基板のトップリングからのリリース動作がリテーナリングによって阻害されることがなく、基板を確実にトップリングからリリースすることができる。さらに、複数の研磨ユニットが設けられる場合には、トップリングから基板を確実に離脱させて搬送ステージに移動させる受渡時間を確実に制御できるので、搬送ステージとトップリングとの間の基板の受け渡し時間を平準化することができる。その結果、基板処理全体のスループットを向上させることができる。
【００２７】
本発明の好ましい態様は、前記押し上げ機構は、前記リテーナリングに接触する押し上げピンと、該押し上げピンを上方に押すばねとを含むことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記リテーナリングステーションは、前記押し上げ機構が前記リテーナリングを押し上げている間に前記リテーナリングの摩耗量を測定する摩耗測定器を有することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記摩耗測定器は、前記リテーナリングの下面に接触する接触部材と、前記接触部材を上方に押すばねと、前記接触部材を上下方向に移動可能に支持する直動ガイドと、前記接触部材の変位を測定する変位測定器とを備えることを特徴とする。このような構成によれば、基板処理装置全体のスループットを低下させることなく、リテーナリングの摩耗を測定することができる。
【００２８】
本発明の他の態様は、トップリングを基板の搬送位置に移動させ、搬送ステージにより基板を前記搬送位置に搬送し、前記トップリングを下降させて該トップリングのリテーナリングを押し上げ機構に接触させることにより前記リテーナリングを前記押し上げ機構により押し上げ、前記トップリングを下降させながら、前記搬送ステージを上昇させ、前記搬送ステージから前記トップリングに基板を渡し、基板を前記搬送位置から研磨位置に移動させ、そして基板を研磨することを特徴とする基板処理方法である。
本発明によれば、ウェハの受け渡しの際に、トップリングと搬送ステージは、互いを待つことなく、ほぼ同時に互いに近接し、ほぼ同時に離間することができる。したがって、トップリングと搬送ステージとの間での基板の受け渡し時間が短縮される。また、基板のトップリングからのリリース動作がリテーナリングによって阻害されることがなく、基板を確実にトップリングからリリースすることができる。さらに、複数の研磨ユニットが設けられる場合には、トップリングから基板を確実に離脱させて搬送ステージに移動させる受渡時間を確実に制御できるので、搬送ステージとトップリングとの間の基板の受け渡し時間を平準化することができる。その結果、基板処理全体のスループットを向上させることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、基板処理におけるスループットを向上させることができる。また、本発明によれば、メンテナンス容易な基板処理装置が実現され、またそのために必要な構成ユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態に係る基板処理装置の全体構成を示す平面図である。
【図２】第１研磨ユニットを模式的に示す斜視図である。
【図３】トップリングの構造を模式的に示す断面図である。
【図４】トップリングの他の構造例を模式的に示す断面図である。
【図５】トップリングを回転および揺動させる機構を説明するための断面図である。
【図６】研磨テーブルの内部構造を模式的に示す断面図である。
【図７】光学式センサを備えた研磨テーブルを示す模式図である。
【図８】マイクロ波センサを備えた研磨テーブルを示す模式図である。
【図９】ドレッサを示す斜視図である。
【図１０】ドレッサが研磨パッドの研磨面をドレッシングしているときの移動軌跡を示す平面図である。
【図１１】図１１（ａ）はアトマイザを示す斜視図であり、図１１（ｂ）はアームの下部を示す模式図である。
【図１２】図１２（ａ）はアトマイザの内部構造を示す側面図であり、図１２（ｂ）はアトマイザを示す平面図である。
【図１３】図１３（ａ）は研磨液供給ノズルを示す斜視図であり、図１３（ｂ）は研磨液供給ノズルの先端を下から見た拡大模式図である。
【図１４】研磨部の純水供給配管を示す模式図である。
【図１５】第１リニアトランスポータを模式的に示す斜視図である。
【図１６】第１搬送ハンドの搬送ステージ、第２搬送ハンドの搬送ステージ、第３搬送ハンドの搬送ステージ、および第４搬送ハンドの搬送ステージの高さ位置を示す模式図である。
【図１７】第２リニアトランスポータの搬送ステージの高さ位置を示す模式図である。
【図１８】第２搬送位置，第３搬送位置，第６搬送位置，第７搬送位置に設けられたリテーナリングステーションと、搬送ステージと、トップリングとの配置を説明する斜視図である。
【図１９】リテーナリングステーションと搬送ステージを示す斜視図である。
【図２０】図２０（ａ）はリテーナリングステーションとトップリングとの位置関係を示す側面図であり、図２０（ｂ）はリテーナリングステーションと搬送ステージとの位置関係を示す平面図である。
【図２１】リテーナリングステーション上にトップリングが載置された状態を示す斜視図である。
【図２２】図２２（ａ）は押し上げ機構を示す断面図であり、図２２（ｂ）はリテーナリングに接触したときの押し上げ機構を示す断面図である。
【図２３】リテーナリングの摩耗量を測定する摩耗測定器を備えたリテーナリングステーションを示す斜視図である。
【図２４】図２３に示す摩耗測定器を示す拡大断面図である。
【図２５】リテーナリングステーションおよびトップリングの側面図である。
【図２６】リフタの構造を示す斜視図である。
【図２７】スイングトランスポータの構造を示す斜視図である。
【図２８】図２８（ａ）は洗浄部を示す平面図であり、図２８（ｂ）は洗浄部を示す側面図である。
【図２９】洗浄ラインの一例を示す模式図である。
【図３０】洗浄ラインの一例を示す模式図である。
【図３１】洗浄ラインの一例を示す模式図である。
【図３２】一次洗浄モジュールを示す斜視図である。
【図３３】上側乾燥モジュールを示す縦断面図である。
【図３４】上側乾燥モジュールを示す平面図である。
【図３５】図３３に示す基台の平面図である。
【図３６】図３６（ａ）は、図３５に示す基板支持部材および基台の一部を示す平面図であり、図３６（ｂ）は、図３５のＡ−Ａ線断面図であり、図３６（ｃ）は図３６（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図３７】第２の磁石と第３の磁石の配置を説明するための模式図であり、基板支持部材の軸方向から見た図である。
【図３８】図３８（ａ）は、リフト機構により基板支持部材を上昇させたときの基板支持部材およびアームの一部を示す平面図であり、図３８（ｂ）は、リフト機構により基板支持部材を上昇させたときの図３５のＡ−Ａ線断面図であり、図３８（ｃ）は図３８（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図３９】乾燥モジュールのノズルにＩＰＡ蒸気を供給するＩＰＡ供給ユニットを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明に係る基板処理装置の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
図１は本発明の一実施形態に係る基板処理装置の全体構成を示す平面図である。図１に示すように、この基板処理装置は、略矩形状のハウジング１を備えており、ハウジング１の内部は隔壁１ａ，１ｂによってロード／アンロード部２と研磨部３と洗浄部４とに区画されている。これらのロード／アンロード部２、研磨部３、および洗浄部４は、それぞれ独立に組み立てられ、独立に排気される。また、基板処理装置は、基板処理動作を制御する制御部５を有している。
【００３２】
ロード／アンロード部２は、多数のウェハ（基板）をストックするウェハカセットが載置される２つ以上（本実施形態では４つ）のフロントロード部２０を備えている。これらのフロントロード部２０はハウジング１に隣接して配置され、基板処理装置の幅方向（長手方向と垂直な方向）に沿って配列されている。フロントロード部２０には、オープンカセット、ＳＭＩＦ（Standard  Manufacturing  Interface）ポッド、またはＦＯＵＰ（Front  Opening  Unified  Pod）を搭載することができるようになっている。ここで、ＳＭＩＦ、ＦＯＵＰは、内部にウェハカセットを収納し、隔壁で覆うことにより、外部空間とは独立した環境を保つことができる密閉容器である。
【００３３】
また、ロード／アンロード部２には、フロントロード部２０の並びに沿って走行機構２１が敷設されており、この走行機構２１上にウェハカセットの配列方向に沿って移動可能な２台の搬送ロボット（ローダー）２２が設置されている。搬送ロボット２２は走行機構２１上を移動することによってフロントロード部２０に搭載されたウェハカセットにアクセスできるようになっている。各搬送ロボット２２は上下に２つのハンドを備えており、上側のハンドを処理されたウェハをウェハカセットに戻すときに使用し、下側のハンドを処理前のウェハをウェハカセットから取り出すときに使用して、上下のハンドを使い分けることができるようになっている。さらに、搬送ロボット２２の下側のハンドは、その軸心周りに回転することで、ウェハを反転させることができるように構成されている。
【００３４】
ロード／アンロード部２は最もクリーンな状態を保つ必要がある領域であるため、ロード／アンロード部２の内部は、基板処理装置外部、研磨部３、および洗浄部４のいずれよりも高い圧力に常時維持されている。研磨部３は研磨液としてスラリーを用いるため最もダーティな領域である。したがって、研磨部３の内部には負圧が形成され、その圧力は洗浄部４の内部圧力よりも低く維持されている。ロード／アンロード部２には、ＨＥＰＡフィルタ、ＵＬＰＡフィルタ、またはケミカルフィルタなどのクリーンエアフィルタを有するフィルタファンユニット（図示せず）が設けられており、このフィルタファンユニットからはパーティクルや有毒蒸気、有毒ガスが除去されたクリーンエアが常時吹き出している。
【００３５】
研磨部３は、ウェハの研磨（平坦化）が行われる領域であり、第１研磨ユニット３Ａ、第２研磨ユニット３Ｂ、第３研磨ユニット３Ｃ、第４研磨ユニット３Ｄを備えている。これらの第１研磨ユニット３Ａ、第２研磨ユニット３Ｂ、第３研磨ユニット３Ｃ、および第４研磨ユニット３Ｄは、図１に示すように、基板処理装置の長手方向に沿って配列されている。
【００３６】
図１に示すように、第１研磨ユニット３Ａは、研磨面を有する研磨パッド１０が取り付けられた研磨テーブル３０Ａと、ウェハを保持しかつウェハを研磨テーブル３０Ａ上の研磨パッド１０に押圧しながら研磨するためのトップリング３１Ａと、研磨パッド１０に研磨液やドレッシング液（例えば、純水）を供給するための研磨液供給ノズル３２Ａと、研磨パッド１０の研磨面のドレッシングを行うためのドレッサ３３Ａと、液体（例えば純水）と気体（例えば窒素ガス）の混合流体または液体（例えば純水）を霧状にして研磨面に噴射するアトマイザ３４Ａとを備えている。
【００３７】
同様に、第２研磨ユニット３Ｂは、研磨パッド１０が取り付けられた研磨テーブル３０Ｂと、トップリング３１Ｂと、研磨液供給ノズル３２Ｂと、ドレッサ３３Ｂと、アトマイザ３４Ｂとを備えており、第３研磨ユニット３Ｃは、研磨パッド１０が取り付けられた研磨テーブル３０Ｃと、トップリング３１Ｃと、研磨液供給ノズル３２Ｃと、ドレッサ３３Ｃと、アトマイザ３４Ｃとを備えており、第４研磨ユニット３Ｄは、研磨パッド１０が取り付けられた研磨テーブル３０Ｄと、トップリング３１Ｄと、研磨液供給ノズル３２Ｄと、ドレッサ３３Ｄと、アトマイザ３４Ｄとを備えている。
【００３８】
第１研磨ユニット３Ａ、第２研磨ユニット３Ｂ、第３研磨ユニット３Ｃ、および第４研磨ユニット３Ｄは、互いに同一の構成を有しているので、以下、第１研磨ユニット３１Ａについて説明する。
図２は、第１研磨ユニット３Ａを模式的に示す斜視図である。トップリング３１Ａは、トップリングシャフト３６に支持されている。研磨テーブル３０Ａの上面には研磨パッド１０が貼付されており、この研磨パッド１０の上面はウェハＷを研磨する研磨面を構成する。なお、研磨パッド１０に代えて固定砥粒を用いることもできる。トップリング３１Ａおよび研磨テーブル３０Ａは、矢印で示すように、その軸心周りに回転するように構成されている。ウェハＷは、トップリング３１Ａの下面に真空吸着により保持される。研磨時には、研磨液供給ノズル３２Ａから研磨パッド１０の研磨面に研磨液が供給され、研磨対象であるウェハＷがトップリング３１Ａにより研磨面に押圧されて研磨される。
【００３９】
図３はトップリング３１Ａの構造を模式的に示す断面図である。トップリング３１Ａは、トップリングシャフト３６の下端に自在継手３７を介して連結されている。自在継手３７は、トップリング３１Ａとトップリングシャフト３６との互いの傾動を許容しつつ、トップリングシャフト３６の回転をトップリング３１Ａに伝達するボールジョイントである。トップリング３１Ａは、略円盤状のトップリング本体３８と、トップリング本体３８の下部に配置されたリテーナリング４０とを備えている。トップリング本体３８は金属やセラミックス等の強度および剛性が高い材料から形成されている。また、リテーナリング４０は、剛性の高い樹脂材またはセラミックス等から形成されている。なお、リテーナリング４０をトップリング本体３８と一体的に形成することとしてもよい。
【００４０】
トップリング本体３８およびリテーナリング４０の内側に形成された空間内には、ウェハＷに当接する円形の弾性パッド４２と、弾性膜からなる環状の加圧シート４３と、弾性パッド４２を保持する概略円盤状のチャッキングプレート４４とが収容されている。弾性パッド４２の上周端部はチャッキングプレート４４に保持され、弾性パッド４２とチャッキングプレート４４との間には、４つの圧力室（エアバッグ）Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４が設けられている。圧力室Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４は弾性パッド４２とチャッキングプレート４４とによって形成されている。圧力室Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４にはそれぞれ流体路５１，５２，５３，５４を介して加圧空気等の加圧流体が供給され、あるいは真空引きがされるようになっている。中央の圧力室Ｐ１は円形であり、他の圧力室Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４は環状である。これらの圧力室Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４は、同心上に配列されている。
【００４１】
圧力室Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の内部圧力は後述する圧力調整部により互いに独立して変化させることが可能であり、これにより、ウェハＷの４つの領域、すなわち、中央部、内側中間部、外側中間部、および周縁部に対する押圧力を独立に調整することができる。また、トップリング３１Ａの全体を昇降させることにより、リテーナリング４０を所定の押圧力で研磨パッド１０に押圧できるようになっている。チャッキングプレート４４とトップリング本体３８との間には圧力室Ｐ５が形成され、この圧力室Ｐ５には流体路５５を介して加圧流体が供給され、あるいは真空引きがされるようになっている。これにより、チャッキングプレート４４および弾性パッド４２全体が上下方向に動くことができる。
【００４２】
ウェハＷの周端部はリテーナリング４０に囲まれており、研磨中にウェハＷがトップリング３１Ａから飛び出さないようになっている。圧力室Ｐ３を構成する、弾性パッド４２の部位には開口（図示せず）が形成されており、圧力室Ｐ３に真空を形成することによりウェハＷがトップリング３１Ａに吸着保持されるようになっている。また、この圧力室Ｐ３に窒素ガス、乾燥空気、圧縮空気等を供給することにより、ウェハＷがトップリング３１Ａからリリースされるようになっている。
【００４３】
図４はトップリング３１Ａの他の構造例を模式的に示す断面図である。この例では、チャッキングプレートは設けられていなく、弾性パッド４２はトップリング本体３８の下面に取り付けられている。また、チャッキングプレートとトップリング本体３８との間の圧力室Ｐ５も設けられていない。これに代えて、リテーナリング４０とトップリング本体３８との間には弾性バッグ４６が配置されており、その弾性バッグ４６の内部には圧力室Ｐ６が形成されている。リテーナリング４０はトップリング本体３８に対して相対的に上下動可能となっている。圧力室Ｐ６には流体路５６が連通しており、加圧空気等の加圧流体が流体路５６を通じて圧力室Ｐ６に供給されるようになっている。圧力室Ｐ６の内部圧力は後述する圧力調整部により調整可能となっている。したがって、ウェハＷに対する押圧力とは独立してリテーナリング４０の研磨パッド１０に対する押圧力を調整することができる。他の構成および動作は、図３に示すトップリングの構成と同一である。本実施形態では、図３または図４のいずれのタイプのトップリングを用いることができる。
【００４４】
図５はトップリング３１Ａを回転および揺動させる機構を説明するための断面図である。トップリングシャフト（例えば、スプラインシャフト）３６はトップリングヘッド６０に回転自在に支持されている。また、トップリングシャフト３６は、プーリ６１，６２およびベルト６３を介してモータＭ１の回転軸に連結されており、モータＭ１によってトップリングシャフト３６およびトップリング３１Ａがその軸心周りに回転する。このモータＭ１はトップリングヘッド６０の上部に取り付けられている。また、トップリングヘッド６０とトップリングシャフト３６とは、上下駆動源としてのエアシリンダ６５によって連結されている。このエアシリンダ６５に供給されるエア（圧縮気体）によりトップリングシャフト３６およびトップリング３１Ａが一体に上下動する。なお、エアシリンダ６５に代えて、ボールねじおよびサーボモータを有する機構を上下駆動源として用いてもよい。
【００４５】
トップリングヘッド６０は、支持軸６７に軸受７２を介して回転自在に支持されている。この支持軸６７は固定軸であり、回転しない構造となっている。トップリングヘッド６０にはモータＭ２が設置されており、トップリングヘッド６０とモータＭ２との相対位置は固定である。このモータＭ２の回転軸は、図示しない回転伝達機構（歯車など）を介して支持軸６７に連結されており、モータＭ２を回転させることによって、トップリングヘッド６０が支持軸６７を中心として揺動（スイング）するようになっている。したがって、トップリングヘッド６０の揺動運動により、その先端に支持されたトップリング３１Ａは研磨テーブル３０Ａの上方の研磨位置と研磨テーブル３０Ａの側方の搬送位置との間を移動する。なお、本実施形態では、トップリング３１Ａを揺動させる揺動機構はモータＭ２から構成される。
【００４６】
トップリングシャフト３６の内部には、その長手方向に延びる貫通孔（図示せず）が形成されている。上述したトップリング３１Ａの流体路５１，５２，５３，５４，５５，５６は、この貫通孔を通って、トップリングシャフト３６の上端に設けられている回転継手６９に接続されている。この回転継手６９を介してトップリング３１Ａに加圧気体（クリーンエア）や窒素ガスなどの流体が供給され、またトップリング３１Ａから気体が真空排気される。回転継手６９には、上記流体通路５１，５２，５３，５４，５５，５６（図３および図４参照）に連通する複数の流体管７０が接続され、これら流体管７０は圧力調整部７５に接続されている。また、エアシリンダ６５に加圧空気を供給する流体管７１も圧力調整部７５に接続されている。
【００４７】
圧力調整部７５は、トップリング３１Ａに供給される流体の圧力を調整する電空レギュレータや、流体管７０，７１に接続される配管、これら配管に設けられたエアオペレートバルブ、これらのエアオペレートバルブの作動源となるエアの圧力を調整する電空レギュレータ、トップリング３１Ａに真空を形成するエジェクタなどを有しており、これらが集合して１つのブロック（ユニット）を構成している。圧力調整部７５は、トップリングヘッド６０の上部に固定されている。トップリング３１Ａの圧力室Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５（図３参照）に供給される加圧気体や、エアシリンダ６５に供給される加圧空気の圧力は、この圧力調整部７５の電空レギュレータによって調整される。同様に、圧力調整部７５のエジェクタによってトップリング３１ＡのエアバッグＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４内や、チャッキングプレート４４とトップリング本体３８の間の圧力室Ｐ５内に真空が形成される。
【００４８】
このように、圧力調整機器である電空レギュレータやバルブがトップリング３１Ａの近くに設置されているので、トップリング３１Ａ内の圧力の制御性が向上される。より具体的には、電空レギュレータと圧力室Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５との距離が短いので、制御部５からの圧力変更指令に対する応答性が向上する。同様に、真空源であるエジェクタもトップリング３１Ａの近くに設置されているので、トップリング３１Ａ内に真空を形成するときの応答性が向上する。また、圧力調整部７５の裏面を、電装機器の取り付け用台座として利用することができ、従来必要であった取付用のフレームを不要とすることができる。
【００４９】
トップリングヘッド６０、トップリング３１Ａ、圧力調整部７５、トップリングシャフト３６、モータＭ１、モータＭ２、エアシリンダ６５は、１つのモジュール（以下、トップリングアッセンブリという）として構成されている。すなわち、トップリングシャフト３６、モータＭ１、モータＭ２、圧力調整部７５、エアシリンダ６５は、トップリングヘッド６０に取り付けられている。トップリングヘッド６０は、支持軸６７から取り外しできるように構成されている。したがって、トップリングヘッド６０と支持軸６７とを分離することにより、トップリングアッセンブリを基板処理装置から取り外すことができる。このような構成によれば、支持軸６７やトップリングヘッド６０などのメンテナンス性を向上させることができる。例えば、軸受７２から異音が発生したときに、軸受７２を容易に交換することができ、また、モータＭ２や回転伝達機構（減速機）を交換する際に、隣接する機器を取り外す必要もない。
【００５０】
図６は、研磨テーブル３０Ａの内部構造を模式的に示す断面図である。図６に示すように、研磨テーブル３０Ａの内部には、ウェハＷの膜の状態を検知するセンサ７６が埋設されている。この例では、センサ７６として渦電流センサが用いられている。センサ７６の信号は制御部５に送信され、制御部５によって膜厚を表すモニタリング信号が生成されるようになっている。このモニタリング信号（およびセンサ信号）の値は膜厚自体を示すものではないが、モニタリング信号の値は膜厚に応じて変化する。したがって、モニタリング信号はウェハＷの膜厚を示す信号ということができる。
【００５１】
制御部５は、モニタリング信号に基づいて各圧力室Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の内部圧力を決定し、決定された内部圧力が各圧力室Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４に形成されるように圧力調整部７５に指令を出すようになっている。制御部５は、モニタリング信号に基づいて各圧力室Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の内部圧力を操作する圧力制御部として、および研磨終点を検知する終点検知部として機能する。
【００５２】
センサ７６は、第１研磨ユニット３Ａと同様に、第２研磨ユニット３Ｂ、第３研磨ユニット３Ｃ、および第４研磨ユニット３Ｄの研磨テーブルにも設けられている。制御部５は、各研磨ユニット３Ａ〜３Ｄのセンサ７６から送られてくる信号からモニタリング信号を生成し、各研磨ユニット３Ａ〜３Ｄでのウェハの研磨の進捗を監視する。複数のウェハが研磨ユニット３Ａ〜３Ｄで研磨されている場合、制御部５は、ウェハの膜厚を示すモニタリング信号を研磨中に監視し、それらのモニタリング信号に基づいて、研磨ユニット３Ａ〜３Ｄでの研磨時間がほぼ同一となるようにトップリング３１Ａ〜３１Ｄの押圧力を制御する。このように研磨中のトップリング３１Ａ〜３１Ｄの押圧力をモニタリング信号に基づいて調整することで、研磨ユニット３Ａ〜３Ｄでの研磨時間を平準化することができる。
【００５３】
ウェハＷは、第１研磨ユニット３Ａ、第２研磨ユニット３Ｂ、第３研磨ユニット３Ｃ、第４研磨ユニット３Ｄのいずれかで研磨されてもよく、またはこれらの研磨ユニット３Ａ〜３Ｄから予め選択された複数の研磨ユニットで連続的に研磨されてもよい。例えば、ウェハＷを第１研磨ユニット３Ａ→第２研磨ユニット３Ｂの順で研磨してもよく、またはウェハＷを第３研磨ユニット３Ｃ→第４研磨ユニット３Ｄの順で研磨してもよい。さらに、ウェハＷを第１研磨ユニット３Ａ→第２研磨ユニット３Ｂ→第３研磨ユニット３Ｃ→第４研磨ユニット３Ｄの順で研磨してもよい。いずれの場合でも、研磨ユニット３Ａ〜３Ｄのすべての研磨時間を平準化することで、スループットを向上させることができる。
【００５４】
渦電流センサは、ウェハの膜が金属膜である場合に好適に用いられる。ウェハの膜が酸化膜などの光透過性を有する膜である場合には、センサ７６として光学式センサを用いることができる。あるいは、センサ７６としてマイクロ波センサを用いてもよい。マイクロ波センサは、金属膜および非金属膜のいずれの場合にも用いることができる。以下、光学式センサおよびマイクロ波センサの一例について説明する。
【００５５】
図７は、光学式センサを備えた研磨テーブルを示す模式図である。図７に示すように、研磨テーブル３０Ａの内部に、ウェハＷの膜の状態を検知する光学式センサ７６が埋設されている。このセンサ７６は、ウェハＷに光を照射し、ウェハＷからの反射光の強度（反射強度または反射率）からウェハＷの膜の状態（膜厚など）を検知する。
【００５６】
また、研磨パッド１０には、センサ７６からの光を透過させるための透光部７７が取付けられている。この透光部７７は、透過率の高い材質で形成されており、例えば、無発泡ポリウレタンなどにより形成される。あるいは、研磨パッド１０に貫通孔を設け、この貫通孔がウェハＷに塞がれる間下方から透明液を流すことにより、透光部７７を構成してもよい。透光部７７は、トップリング３１Ａに保持されたウェハＷの中心を通過する位置に配置される。
【００５７】
センサ７６は、図７に示すように、光源７８ａと、光源７８ａからの光をウェハＷの被研磨面に照射する発光部としての発光光ファイバ７８ｂと、被研磨面からの反射光を受光する受光部としての受光光ファイバ７８ｃと、受光光ファイバ７８ｃにより受光された光を分光する分光器およびこの分光器により分光された光を電気的情報として蓄積する複数の受光素子とを内部に有する分光器ユニット７８ｄと、光源７８ａの点灯および消灯や分光器ユニット７８ｄ内の受光素子の読取開始のタイミングなどの制御を行う動作制御部７８ｅと、動作制御部７８ｅに電力を供給する電源７８ｆとを備えている。なお、光源７８ａおよび分光器ユニット７８ｄには、動作制御部７８ｅを介して電力が供給される。
【００５８】
発光光ファイバ７８ｂの発光端と受光光ファイバ７８ｃの受光端は、ウェハＷの被研磨面に対して略垂直になるように構成されている。分光器ユニット７８ｄ内の受光素子としては、例えば１２８素子のフォトダイオードアレイを用いることができる。分光器ユニット７８ｄは、動作制御部７８ｅに接続されている。分光器ユニット７８ｄ内の受光素子からの情報は、動作制御部７８ｅに送られ、この情報に基づいて反射光のスペクトルデータが生成される。すなわち、動作制御部７８ｅは、受光素子に蓄積された電気的情報を読み取って反射光のスペクトルデータを生成する。このスペクトルデータは、波長に従って分解された反射光の強度を示し、膜厚によって変化する。
【００５９】
動作制御部７８ｅは、上述した制御部５に接続されている。このようにして、動作制御部７８ｅで生成されたスペクトルデータは、制御部５に送信される。制御部５では、動作制御部７８ｅから受信したスペクトルデータに基づいて、ウェハＷの膜厚に関連付けられた特性値を算出して、これをモニタリング信号として使用する。
【００６０】
図８は、マイクロ波センサを備えた研磨テーブルを示す模式図である。センサ７６は、マイクロ波をウェハＷの被研磨面に向けて照射するアンテナ８０ａと、アンテナ８０ａにマイクロ波を供給するセンサ本体８０ｂと、アンテナ８０ａとセンサ本体８０ｂとを接続する導波管８１とを備えている。アンテナ８０ａは研磨テーブル３０Ａに埋設されており、トップリング３１Ａに保持されたウェハＷの中心位置に対向するように配置されている。
【００６１】
センサ本体８０ｂは、マイクロ波を生成してアンテナ８０ａにマイクロ波を供給するマイクロ波源８０ｃと、マイクロ波源８０ｃにより生成されたマイクロ波（入射波）とウェハＷの表面から反射したマイクロ波（反射波）とを分離させる分離器８０ｄと、分離器８０ｄにより分離された反射波を受信して反射波の振幅および位相を検出する検出部８０ｅとを備えている。なお、分離器８０ｄとしては、方向性結合器が好適に用いられる。
【００６２】
アンテナ８０ａは導波管８１を介して分離器８０ｄに接続されている。マイクロ波源８０ｃは分離器８０ｄに接続され、マイクロ波源８０ｃにより生成されたマイクロ波は、分離器８０ｄおよび導波管８１を介してアンテナ８０ａに供給される。マイクロ波はアンテナ８０ａからウェハＷに向けて照射され、研磨パッド１０を透過（貫通）してウェハＷに到達する。ウェハＷからの反射波は再び研磨パッド１０を透過した後、アンテナ８０ａにより受信される。
【００６３】
反射波はアンテナ８０ａから導波管８１を介して分離器８０ｄに送られ、分離器８０ｄによって入射波と反射波とが分離される。分離器８０ｄにより分離された反射波は検出部８０ｅに送信される。検出部８０ｅでは反射波の振幅および位相が検出される。反射波の振幅は電力（ｄｂｍまたはＷ）または電圧（Ｖ）として検出され、反射波の位相は検出部８０ｅに内蔵された位相計測器（図示せず）により検出される。検出部８０ｅによって検出された反射波の振幅および位相は制御部５に送られ、ここで反射波の振幅および位相に基づいてウェハＷの金属膜や非金属膜などの膜厚が解析される。解析された値は、モニタリング信号として制御部５により監視される。
【００６４】
図９は、本発明の一実施例として用いうるドレッサ３３Ａを示す斜視図である。図９に示すように、ドレッサ３３Ａは、ドレッサアーム８５と、ドレッサアーム８５の先端に回転自在に取り付けられたドレッシング部材８６と、ドレッサアーム８５の他端に連結される揺動軸８８と、揺動軸８８を中心にドレッサアーム８５を揺動（スイング）させる駆動機構としてのモータ８９とを備えている。ドレッシング部材８６は円形のドレッシング面を有しており、ドレッシング面には硬質な粒子が固定されている。この硬質な粒子としては、ダイヤモンド粒子やセラミック粒子などが挙げられる。ドレッサアーム８５内には、図示しないモータが内蔵されており、このモータによってドレッシング部材８６が回転するようになっている。揺動軸８８は図示しない昇降機構に連結されており、この昇降機構によりドレッサアーム８５が下降することでドレッシング部材８６が研磨パッド１０の研磨面を押圧するようになっている。
【００６５】
図１０は、ドレッサ３３Ａが研磨パッド１０の研磨面をドレッシングしているときの移動軌跡を示す平面図である。図１０に示すように、ドレッサアーム８５は研磨パッド１０の半径よりも長く、揺動軸８８は、研磨パッド１０の径方向外側に位置している。研磨パッド１０の研磨面をドレッシングするときは、研磨パッド１０を回転させるとともに、モータによりドレッシング部材８６を回転させ、次いで昇降機構によりドレッサアーム８５を下降させ、ドレッシング部材８６を回転する研磨パッド１０の研磨面に摺接させる。その状態で、モータ８９によりドレッサアーム８５を揺動（スイング）させる。研磨パッド１０のドレッシング中は、研磨液供給ノズル３２Ａからドレッシング液としての純水が研磨パッド１０の研磨面に供給される。ドレッサアーム８５の揺動により、その先端に位置するドレッシング部材８６は、図１０に示すように、研磨パッド１０の研磨面の端から端まで研磨面の中心部を経由して横切るように移動することができる。この揺動動作により、ドレッシング部材８６は研磨パッド１０の研磨面をその中心を含む全体に亘ってドレッシングすることができ、研磨面へのドレス効果を飛躍的に高めることができる。したがって、研磨面全体を均一にドレッシングすることができ、平坦な研磨面を得ることができる。
【００６６】
なお、ドレッシング終了後は、ドレッサアーム８５は、図１０に示すように、研磨テーブル３０Ａの側方の待機位置Ａ１に移動する。ドレッサ３３Ａのメンテナンス時には、ドレッサアーム８５は、待機位置Ａ１と略反対側のメンテナンス位置Ａ４に移動する。なお、図１０に示すように、ドレッシングをしている間、研磨面の端部にある位置Ａ２と、研磨面の中心にある位置Ａ３との間で、ドレッサアーム８５を揺動させてもよい。このような動作によれば、ドレッシング動作を迅速に行うことができ、かつドレッシング動作を確実に終了させることができる。
【００６７】
上述の例では、揺動軸８８に連結された昇降機構により、ドレッサアーム８５およびドレッシング部材８６を一体に上下動させているが、昇降機構をドレッサアーム８５に内蔵し、この昇降機構によりドレッシング部材８６を上下動させてもよい。さらに、他の変形例では、揺動軸８８を上下動させる第１の昇降機構を設けるとともに、ドレッシング部材８６を上下動させる第２の昇降機構をドレッサアーム８５に内蔵することもできる。この場合、第１の昇降機構によってドレッサアーム８５を下降させ、ドレッサアーム８５が所定の高さ位置となった時点で、第２の昇降機構によりドレッシング部材８６を下降させることができる。このような構成によれば、ドレッシング時の研磨面に対する押圧力やドレッシング部材８６の高さを正確に調整することができる。
【００６８】
図１１（ａ）はアトマイザ３４Ａを示す斜視図である。アトマイザ３４Ａは、下部に１または複数の噴射孔を有するアーム９０と、このアーム９０に連結された流体流路９１と、アーム９０を支持する揺動軸９４とを備えている。図１１（ｂ）はアーム９０の下部を示す模式図である。図１１（ｂ）に示す例では、アーム９０の下部には複数の噴射孔９０ａが等間隔に形成されている。流体流路９１としては、チューブ、またはパイプ、またはこれらの組み合わせから構成することができる。
【００６９】
図１２（ａ）はアトマイザ３４Ａの内部構造を示す側面図であり、図１２（ｂ）はアトマイザ３４Ａを示す平面図である。流体流路９１の開口端部は、図示しない流体供給パイプに接続され、この流体供給パイプから流体が流体流路９１に供給されるようになっている。用いられる流体の例としては、液体（例えば純水）、または液体と気体の混合流体（例えば、純水と窒素ガスの混合流体）などが挙げられる。流体流路９１はアーム９０の噴射孔９０ａに連通しており、流体は霧状となって噴射孔９０ａから研磨パッド１０の研磨面に噴射される。
【００７０】
アーム９０は、図１１（ａ）および図１２（ｂ）の点線で示すように、揺動軸９４を中心として洗浄位置と退避位置との間で旋回可能となっている。アーム９０の可動角度は約９０°である。通常、アーム９０は洗浄位置にあり、図１に示すように、研磨パッド１０の研磨面の径方向に沿って配置されている。研磨パッド１０の交換などのメンテナンス時には、アーム９０は手動により退避位置に移動する。したがって、メンテナンス時にアーム９０を取り外す必要がなく、メンテナンス性を向上させることができる。なお、回転機構を揺動軸９４に連結し、この回転機構によりアーム９０を旋回させてもよい。
【００７１】
図１２（ｂ）に示すように、アーム９０の両側面には、互いに形状の異なる２つの補強部材９６，９６が設けられている。これらの補強部材９６，９６を設けることにより、洗浄位置と退避位置との間でアーム９０が旋回動作を行ったときに、アーム９０の軸心が大幅にぶれることがなく、アトマイジング動作を効果的に行うことができる。また、アトマイザ３４Ａは、アーム９０の旋回位置（アーム９０が旋回可能な角度範囲）を固定するためのレバー９５を備えている。すなわち、レバー９５を操作することにより、アーム９０の旋回可能な角度を条件に合わせて調整することができる。レバー９５を回すと、アーム９０が自由に旋回可能となり、手動によりアーム９０を洗浄位置と退避位置との間で移動させる。そして、レバー９５を締めると、アーム９０の位置が洗浄位置と退避位置のいずれかで固定される。
【００７２】
アトマイザのアーム９０は折りたたみ可能な構造とすることもできる。具体的には、アーム９０をジョイントで連結された少なくとも２つのアーム部材から構成してもよい。この場合、折りたたまれたときのアーム部材同士がなす角度は、１°以上４５°以下とし、好ましくは５°以上３０°以下とする。アーム部材同士がなす角度が４５°よりも大きいと、アーム９０が占めるスペースが大きくなり、１°未満とすると、アーム９０の幅を薄くせざるを得ず、機械的強度が低くなる。この例では、アーム９０は揺動軸９４周りに回転しないように構成してもよい。研磨パッド１０の交換などのメンテナンス時には、アーム９０を折りたたむことによって、アトマイザがメンテナンス作業の邪魔にならないようにすることができる。他の変形例としては、アトマイザのアーム９０を伸縮自在な構造とすることもできる。この例でも、メンテナンス時にアーム９０を縮めることによって、アトマイザが邪魔となることはない。
【００７３】
このアトマイザ３４Ａを設ける目的は、研磨パッド１０の研磨面に残留する研磨屑や砥粒などを高圧の流体により洗い流すことである。アトマイザ３４Ａの流体圧による研磨面の浄化と、機械的接触であるドレッサ３３Ａによる研磨面の目立て作業により、より好ましいドレッシング、すなわち研磨面の再生を達成することができる。通常は接触型のドレッサ（ダイヤモンドドレッサ等）によるドレッシングの後に、アトマイザによる研磨面の再生を行う場合が多い。
【００７４】
図１３（ａ）は研磨液供給ノズル３２Ａを示す斜視図であり、図１３（ｂ）は研磨液供給ノズル３２Ａの先端を下から見た拡大模式図である。図１３および図１３（ｂ）に示すように、研磨液供給ノズル３２Ａは、純水やスラリーなどの研磨液を研磨パッド１０の研磨面に供給するための複数のチューブ１００と、これら複数のチューブ１００を覆うパイプアーム１０１と、パイプアーム１０１を支持する揺動軸１０２とを備えている。複数のチューブ１００は、通常、純水を供給するための純水供給チューブと、異なる種類のスラリーを供給する複数のスラリー供給チューブとから構成される。複数のチューブ１００として、例えば、スラリーが通液している２つ以上４つ以下（例えば３本）のスラリー供給チューブと、純水が通水している１つまたは２つの純水供給チューブから構成することができる。
【００７５】
複数のチューブ１００は、パイプアーム１０１の内部を通ってパイプアーム１０１の先端まで延びており、パイプアーム１０１はチューブ１００のほぼ全体を覆っている。パイプアーム１０１の先端には補強材１０３が固定されている。チューブ１００の先端は研磨パッド１０の上方に位置しており、チューブ１００から研磨液が研磨パッド１０の研磨面上に供給されるようになっている。図１３（ａ）に示す矢印は、研磨面に供給される研磨液を表している。揺動軸１０２は図示しない回転機構（モータなど）に連結されており、揺動軸１０２を回転させることにより、研磨面上の所望の位置に研磨液を供給することが可能となっている。研磨パッド１０の交換などのメンテナンス時には、パイプアーム１０１が揺動軸１０２を中心として回転機構により揺動し、研磨テーブル３０Ａの側方の退避位置に移動する。
【００７６】
上述したように、パイプアーム１０１によって複数のチューブ１００のほぼ全体が覆われているので、パイプアーム１０１で複数のチューブ１００をカバーしなかった場合に比べて、ノズル３２Ａ全体としての表面積が小さすることができる。したがって、研磨やアトマイザによる処理のときに舞い上がったスラリーの一部が付着する面積が小さくなる。その結果、付着したスラリーの落下に起因する研磨プロセスへの悪影響が防止され、さらに研磨液供給ノズル３２Ａの洗浄が容易となる。
【００７７】
図１４は、研磨部３の純水供給配管を示す模式図である。この基板処理装置では、第１研磨ユニット３Ａと第２研磨ユニット３Ｂは１つのユニットとして第１研磨部３ａを構成しており、第３研磨ユニット３Ｃと第４研磨ユニット３Ｄは１つのユニットとして第２研磨部３ｂを構成している。第１研磨部３ａと第２研磨部３ｂとは互いに分割可能に構成されている。上述したように、研磨部３は、純水、空気、窒素ガスなどの種々の流体を使用する。例えば、図１４に示すように、純水（ＤＩＷ）は、図示しない純水供給源から基板処理装置の純水供給管１１０に供給される。この純水供給管１１０は研磨部３の研磨ユニット３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄを通って延び、これら研磨ユニット３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄにそれぞれ設けられた分配制御部１１３に接続されている。
【００７８】
純水供給管１１０は第１研磨部３ａと第２研磨部３ｂとの間で分割されており、分割された純水供給管１１０の端部同士は図示しない連結機構により連結されている。各研磨ユニットで使用される純水の用途としては、トップリングの洗浄（例えば、トップリングの外周側面の洗浄、基板保持面の洗浄、リテーナリングの洗浄）、ウェハの搬送ハンドの洗浄（例えば、後述する第１および第２のリニアトランスポータの搬送ハンドの洗浄）、研磨されたウェハの洗浄、研磨パッドのドレッシング、ドレッサの洗浄（例えば、ドレッシング部材の洗浄）、ドレッサアームの洗浄、研磨液供給ノズルの洗浄、およびアトマイザによる研磨パッドの洗浄が挙げられる。
【００７９】
純水は純水供給管１１０を通って各分配制御部１１３に流入し、各分配制御部１１３により各ユースポイントに分配される。ユースポイントは、上述したトップリング洗浄用のノズルやドレッサ洗浄用のノズルなどの純水が使用される箇所である。純水は分配制御部１１３から研磨ユニット内に設けられた洗浄ノズル（例えば、上述したトップリング洗浄用のノズルやドレッサ洗浄用のノズル）などの末端機器に供給される。例えば、上述した研磨液供給ノズルの純水供給チューブ１００（図１３（ａ）参照）には、研磨ユニットごとの分配制御部１１３により調整された流量の純水が供給される。このように、分配制御部１１３は研磨ユニットごとに配置されているので、１つのヘッダから複数のパイプを介して各研磨ユニットに供給する従来の構造に比べて、パイプの本数を少なくすることができる。また、このことは、第１研磨部３ａと第２研磨部３ｂとの間のパイプを連結する連結機構が少なくなることを意味するので、構造がシンプルになるとともに、純水のリークのリスクが低減される。なお、アトマイザは多量の純水を必要とするので、図１４に示すように、アトマイザ専用の純水供給管１１２を設けることが好ましい。
【００８０】
各分配制御部１１３は、トップリング洗浄用のノズル（図示せず）や純水供給チューブ１００（図１３（ａ）参照）などのユースポイントに連通するバルブボックス１１３ａと、バルブボックス１１３ａの上流側に設けられた圧力計１１３ｂと、この圧力計１１３ｂの上流側に設けられた流量レギュレータ１１３ｃとを備えている。バルブボックス１１３ａは、ユースポイントにそれぞれ連通する複数のパイプと、これらパイプにそれぞれ設けられるバルブとを有している。
【００８１】
圧力計１１３ｂは、バルブボックス１１３ａに送られる純水の圧力を測定し、流量レギュレータ１１３ｃは、圧力計１１３ｂの測定値が所定の値に維持されるよう純水の流量を調整する。このように、純水の流量の制御がそれぞれの研磨ユニットで行われるので、研磨ユニット間での純水の使用による影響を低減させ、安定した純水の供給が可能になる。したがって、ある研磨ユニットでの純水の流量が他の研磨ユニットでの純水の使用の影響により不安定になるという従来の構造における問題を解決することができる。なお、図１４に示す例では、各研磨ユニットに流量レギュレータ１１３ｃが設けられているが、２つの研磨ユニットにつき１つの流量レギュレータ１１３ｃを配置してもよい。例えば、研磨ユニット３Ａ，３Ｂにそれぞれ設けられた２つのバルブボックス１１３ａの上流側に１組の圧力計１１３ｂおよび流量レギュレータ１１３ｃを設け、同様に、研磨ユニット３Ｃ，３Ｄにそれぞれ設けられた２つのバルブボックス１１３ａの上流側に１組の圧力計１１３ｂおよび流量レギュレータ１１３ｃを設けてもよい。
【００８２】
図１４に示す例では、トップリング洗浄用のノズル（図示せず）や純水供給チューブ１００などのユースポイント用の純水供給管１１０とは別に、アトマイザ３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄ専用の純水供給管１１２が設けられている。純水供給管１１２は、アトマイザ３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄに接続され、アトマイザ３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄの上流側には、流量制御部１１４がそれぞれ設けられている。この流量制御部１１４は、純水供給管１１２から供給される純水の流量を調整し、その調整された流量の純水をアトマイザに送るように構成されている。
【００８３】
それぞれの流量制御部１１４は、上述した分配制御部１１３と同様に、バルブと、圧力計と、流量レギュレータとを有しており、これらの配置は分配制御部１１３における配置と同様である。制御部５は、流量制御部１１４の圧力計の測定値に基づき、所定の流量の純水が各アトマイザに供給されるように流量制御部１１４の流量レギュレータの動作を制御する。
【００８４】
図１４に示すように、純水供給管１１０と純水供給管１１２とは、それぞれ独立して純水供給源に連結されており、独立した純水供給経路が確保されている。このような配置により、アトマイザでの純水の使用が他のユースポイントでの純水の流量に影響を与えることを防止することができる。
【００８５】
なお、図１４は純水を供給する純水供給管１１０について説明しているが、図１４に示す配管および分配制御部の配置は、エア、窒素ガス、スラリーなどの他の流体の供給管にも適用できる。例えば、複数種のスラリーを移送する複数のスラリー供給管を設け、これらのスラリー供給管に接続される分配制御部を研磨ユニットごとに設けることができる。各分配制御部は、研磨処理に応じて選択されたスラリーを上述した研磨液供給ノズル（図１３（ａ）参照）に供給する。分配制御部は研磨ユニットごとに設けられるので、研磨液供給ノズルに供給されるスラリーの種類を研磨ユニットごとに変えることができる。さらに、研磨液供給ノズルに供給されるスラリーの流量を分配制御部によって調整することができる。
【００８６】
次に、ウェハを搬送するための搬送機構について説明する。図１に示すように、第１研磨ユニット３Ａおよび第２研磨ユニット３Ｂに隣接して、第１リニアトランスポータ６が配置されている。この第１リニアトランスポータ６は、研磨ユニット３Ａ，３Ｂが配列する方向に沿った４つの搬送位置（ロード／アンロード部側から順番に第１搬送位置ＴＰ１、第２搬送位置ＴＰ２、第３搬送位置ＴＰ３、第４搬送位置ＴＰ４とする）の間でウェハを搬送する機構である。
【００８７】
また、第３研磨ユニット３Ｃおよび第４研磨ユニット３Ｄに隣接して、第２リニアトランスポータ７が配置されている。この第２リニアトランスポータ７は、研磨ユニット３Ｃ，３Ｄが配列する方向に沿った３つの搬送位置（ロード／アンロード部側から順番に第５搬送位置ＴＰ５、第６搬送位置ＴＰ６、第７搬送位置ＴＰ７とする）の間でウェハを搬送する機構である
【００８８】
ウェハは、第１リニアトランスポータ６によって研磨ユニット３Ａ，３Ｂに搬送される。上述したように、第１研磨ユニット３Ａのトップリング３１Ａは、トップリングヘッド６０のスイング動作により研磨位置と第２搬送位置ＴＰ２との間を移動する。したがって、トップリング３１Ａへのウェハの受け渡しは第２搬送位置ＴＰ２で行われる。同様に、第２研磨ユニット３Ｂのトップリング３１Ｂは研磨位置と第３搬送位置ＴＰ３との間を移動し、トップリング３１Ｂへのウェハの受け渡しは第３搬送位置ＴＰ３で行われる。第３研磨ユニット３Ｃのトップリング３１Ｃは研磨位置と第６搬送位置ＴＰ６との間を移動し、トップリング３１Ｃへのウェハの受け渡しは第６搬送位置ＴＰ６で行われる。第４研磨ユニット３Ｄのトップリング３１Ｄは研磨位置と第７搬送位置ＴＰ７との間を移動し、トップリング３１Ｄへのウェハの受け渡しは第７搬送位置ＴＰ７で行われる。
【００８９】
第１搬送位置ＴＰ１には、搬送ロボット２２からウェハを受け取るためのリフタ１１が配置されている。ウェハはこのリフタ１１を介して搬送ロボット２２から第１リニアトランスポータ６に渡される。リフタ１１と搬送ロボット２２との間に位置して、シャッタ（図示せず）が隔壁１ａに設けられており、ウェハの搬送時にはシャッタが開かれて搬送ロボット２２からリフタ１１にウェハが渡されるようになっている。また、第１リニアトランスポータ６と、第２リニアトランスポータ７と、洗浄部４との間にはスイングトランスポータ１２が配置されている。このスイングトランスポータ１２は、第４搬送位置ＴＰ４と第５搬送位置ＴＰ５との間を移動可能なハンドを有しており、第１リニアトランスポータ６から第２リニアトランスポータ７へのウェハの受け渡しは、スイングトランスポータ１２によって行われる。ウェハは、第２リニアトランスポータ７によって第３研磨ユニット３Ｃおよび／または第４研磨ユニット３Ｄに搬送される。また、研磨部３で研磨されたウェハはスイングトランスポータ１２を経由して洗浄部４に搬送される。
【００９０】
以下、第１リニアトランスポータ６、第２リニアトランスポータ７、リフタ１１、スイングトランスポータ１２の構造について説明する。
図１５は、第１リニアトランスポータ６を模式的に示す斜視図である。第１リニアトランスポータ６は、ウェハが載置される搬送ステージ（基板搬送ステージ）１２１ａ，１２２ａ，１２３ａ，１２４ａをそれぞれ有する第１，第２，第３，第４搬送ハンド１２１，１２２，１２３，１２４と、第２，第３，第４搬送ハンド１２２，１２３，１２４をそれぞれ上下動させる３つの昇降駆動機構（例えばボールねじを用いたモータ駆動機構またはエアシリンダ）１３０Ａ，１３０Ｂ，１３０Ｃと、第１，第２，第３，第４搬送ハンド１２１，１２２，１２３，１２４を水平方向に移動自在に支持する３つのリニアガイド１３２Ａ，１３２Ｂ，１３２Ｃと、第１，第２，第３，第４搬送ハンド１２１，１２２，１２３，１２４を水平方向に駆動する３つの水平駆動機構１３４Ａ，１３４Ｂ，１３４Ｃとを備えている。本実施形態では、水平駆動機構１３４Ａ，１３４Ｂ，１３４Ｃはそれぞれ、一対のプーリ１３６と、これらプーリ１３６に掛けられたベルト１３７と、一対のプーリのうちのいずれか一方を回転させるサーボモータ１３８とを有している。
【００９１】
搬送ステージ１２１ａ，１２２ａ，１２３ａ，１２４ａの上面には複数のピンがそれぞれ設けられており、ウェハはこれらのピンの上に載置される。各搬送ステージ１２１ａ，１２２ａ，１２３ａ，１２４ａには、透過型センサなどによりウェハの有無を検知するセンサ（図示せず）が構成されており、各搬送ステージ１２１ａ，１２２ａ，１２３ａ，１２４ａ上のウェハの有無を検知することができるようになっている。
【００９２】
第１搬送ハンド１２１は第１リニアガイド１３２Ａに支持され、第１水平駆動機構１３４Ａに駆動されて第１搬送位置ＴＰ１と第４搬送位置ＴＰ４との間を移動する。この第１搬送ハンド１２１は、リフタ１１からウェハを受け取り、それを第２リニアトランスポータ７に渡すためのパスハンドである。したがって、ウェハを第１研磨ユニット３Ａおよび第２研磨ユニット３Ｂでは研磨せずに、第３研磨ユニット３Ｃおよび第４研磨ユニット３Ｄで研磨する場合に、第１搬送ハンド１２１が使用される。この第１搬送ハンド１２１には昇降駆動機構は設けられていなく、第１搬送ハンド１２１の搬送ステージ（基板パスステージ）１２１ａは水平方向にのみ移動可能となっている。
【００９３】
第２搬送ハンド１２２は第２リニアガイド１３２Ｂに支持され、第２水平駆動機構１３４Ｂに駆動されて第１搬送位置ＴＰ１と第２搬送位置ＴＰ２との間を移動する。この第２搬送ハンド１２２は、ウェハをリフタ１１から第１研磨ユニット３Ａに搬送するためのアクセスハンドとして機能する。すなわち、第２搬送ハンド１２２は第１搬送位置ＴＰ１に移動し、ここでリフタ１１からウェハを受け取る。そして、第２搬送ハンド１２２は再び第２搬送位置ＴＰ２に移動し、ここで搬送ステージ１２２ａ上のウェハをトップリング３１Ａに渡す。第２搬送ハンド１２２には第１昇降駆動機構１３０Ａが連結されており、これらは一体に水平方向に移動するようになっている。搬送ステージ１２２ａ上のウェハをトップリング３１Ａに渡すときは、第２搬送ハンド１２２は第１昇降駆動機構１３０Ａに駆動されて上昇し、トップリング３１Ａにウェハを渡した後、第１昇降駆動機構１３０Ａに駆動されて下降する。
【００９４】
搬送ステージ１２２ａの上面には、トップリング３１Ａの外周縁の下端（リテーナリング４０の下端）に係合する複数の（図では３つの）のアクセスガイド１４０が設けられている。これらのアクセスガイド１４０の内側はテーパ面となっており、搬送ステージ１２２ａが上昇してトップリング３１Ａにアクセスすると、トップリング３１Ａがこれらのアクセスガイド１４０によって案内され、トップリング３１Ａと搬送ステージ１２２ａとが互いに係合する。この係合によりトップリング３１Ａと搬送ステージ１２２ａ（すなわちウェハ）との間でセンタリングが行われる。このアクセスガイド１４０は、第３，第４搬送ハンド１２３，１２４の搬送ステージ１２３ａ，１２４ａにも同様に設けられている。
【００９５】
第３搬送ハンド１２３と第４搬送ハンド１２４は第３リニアガイド１３２Ｃに支持されている。第３搬送ハンド１２３と第４搬送ハンド１２４とはエアシリンダ１４２によって互いに連結されており、これらは第３水平駆動機構１３４Ｃに駆動されて一体的に水平方向に移動するようになっている。エアシリンダ１４２は第３搬送ハンド１２３の搬送ステージ１２３ａと第４搬送ハンド１２４の搬送ステージ１２４ａとの間隔を調整する間隔調整機構として機能する。このエアシリンダ（間隔調整機構）１４２を設けた理由は、第１搬送位置ＴＰ１と第２搬送位置ＴＰ２との間隔と、第２搬送位置ＴＰ２と第３搬送位置ＴＰ３との間隔が異なる場合があるからである。エアシリンダ１４２は、第３搬送ハンド１２３および第４搬送ハンド１２４の移動中に間隔調整動作を行うことが可能である。
【００９６】
第３搬送ハンド１２３には第２昇降駆動機構１３０Ｂが連結され、第４搬送ハンド１２４には第３昇降駆動機構１３０Ｃが連結されており、第３搬送ハンド１２３と第４搬送ハンド１２４は、独立して昇降可能となっている。第３搬送ハンド１２３は、第１搬送位置ＴＰ１、第２搬送位置ＴＰ２、第３搬送位置ＴＰ３の間を移動し、同時に、第４搬送ハンド１２４は第２搬送位置ＴＰ２、第３搬送位置ＴＰ３、第４搬送位置ＴＰ４の間を移動する。
【００９７】
第３搬送ハンド１２３は、ウェハをリフタ１１から第２研磨ユニット３Ｂに搬送するためのアクセスハンドとして機能する。すなわち、第３搬送ハンド１２３は第１搬送位置ＴＰ１に移動し、ここでリフタ１１からウェハを受け取り、さらに第３搬送位置ＴＰ３に移動し、搬送ステージ１２３ａ上のウェハをトップリング３１Ｂに渡すように動作する。第３搬送ハンド１２３は、また、第１研磨ユニット３Ａで研磨されたウェハを第２研磨ユニット３Ｂに搬送するためのアクセスハンドとしても機能する。すなわち、第３搬送ハンド１２３は第２搬送位置ＴＰ２に移動し、ここでトップリング３１Ａからウェハを受け取り、さらに第３搬送位置ＴＰ３に移動し、そして、搬送ステージ１２３ａ上のウェハをトップリング３１Ｂに渡すように動作する。搬送ステージ１２３ａとトップリング３１Ａまたはトップリング３１Ｂとの間でのウェハの受け渡しを行うときは、第３搬送ハンド１２３は第２昇降駆動機構１３０Ｂに駆動されて上昇し、ウェハの受け渡しが終わった後は、第２昇降駆動機構１３０Ｂに駆動されて第３搬送ハンド１２３が下降する。
【００９８】
第４搬送ハンド１２４は、第１研磨ユニット３Ａまたは第２研磨ユニット３Ｂで研磨されたウェハをスイングトランスポータ１２に搬送するためのアクセスハンドとして機能する。すなわち、第４搬送ハンド１２４は第２搬送位置ＴＰ２または第３搬送位置ＴＰ３に移動し、ここでトップリング３１Ａまたはトップリング３１Ｂから研磨されたウェハを受け取り、その後第４搬送位置ＴＰ４に移動する。トップリング３１Ａまたはトップリング３１Ｂからウェハを受け取るときは、第４搬送ハンド１２４は第３昇降駆動機構１３０Ｃに駆動されて上昇し、ウェハを受け取った後、第３昇降駆動機構１３０Ｃに駆動されて下降する。
【００９９】
図１６は、第１搬送ハンド１２１の搬送ステージ１２１ａ、第２搬送ハンド１２２の搬送ステージ１２２ａ、第３搬送ハンド１２３の搬送ステージ１２３ａ、および第４搬送ハンド１２４の搬送ステージ１２４ａの高さ位置を示す模式図である。図１６に示すように、４つの搬送ステージ１２１ａ〜１２４ｃは、高さの異なる３つの走行軸に沿って移動する。すなわち、搬送ステージ１２１ａは、最も低い第１の走行軸に沿って移動し、搬送ステージ１２３ａおよび搬送ステージ１２４ａは、最も高い第３の走行軸に沿って移動し、搬送ステージ１２２ａは、第１の走行軸と第３の走行軸の間に位置する第２の走行軸に沿って移動する。したがって、各搬送ステージ１２１ａ，１２２ａ，１２３ａ，１２４ｃは互いに接触することなく、水平方向に移動可能となっている。
【０１００】
このような配置とすることにより、第１リニアトランスポータ６は、リフタ１１から受け取ったウェハを第１研磨ユニット３Ａまたは第２研磨ユニット３Ｂのいずれかに搬送することができる。例えば、ウェハを第１研磨ユニット３Ａに搬送し、そのウェハを第１の研磨ユニット３Ａで研磨している間に、次のウェハを第２研磨ユニット３Ｂに直接送って研磨することができる。したがって、スループットが向上する。さらに、第１研磨ユニット３Ａで研磨されたウェハを第２研磨ユニット３Ｂに搬送し、第２研磨ユニット３Ｂでウェハをさらに研磨することも可能である。また、第２，第３，第４搬送ハンド１２２，１２３，１２４は、水平方向に移動しながら上下方向に移動することが可能である。例えば、第２搬送ハンド１２２が第１搬送位置ＴＰ１でウェハを受け取った後、第２搬送位置ＴＰ２まで移動する間に上昇して、第２搬送位置ＴＰ２に到着後、速やかにウェハをトップリング３１Ａに渡すことができる。このような動作は、第３および第４搬送ハンド１２３，１２４でも同様に行うことができる。したがって、ウェハの搬送時間が短縮され、基板処理装置のスループットを向上させることができる。さらに、第１搬送ハンド１２１の搬送ステージ１２１ａは他の搬送ハンドよりも低い位置にあるので、他の搬送ハンドがトップリングにアクセスしているときであっても、第４搬送位置ＴＰ４にウェハを搬送することができる。このように、３つの走行軸を設けたことにより、ウェハの搬送の自由度が増す。
【０１０１】
第２リニアトランスポータ７は、第１リニアトランスポータ６と基本的に同一の構成を有しているが、第１搬送ハンド１２１に相当する要素を備えていない点で第１リニアトランスポータ６と相違する。図１７は、第２リニアトランスポータ７の搬送ステージの高さ位置を示す模式図である。特に説明しない第２リニアトランスポータ７の構成は、第１リニアトランスポータ６と同一であるので、その重複する説明を省略する。第２リニアトランスポータ７は、第５搬送ハンド１２５、第６搬送ハンド１２６、および第７搬送ハンド１２７を備えている。これら第５搬送ハンド１２５、第６搬送ハンド１２６、および第７搬送ハンド１２７は、ウェハが載置される搬送ステージ１２５ａ，１２６ａ，１２７ａをそれぞれ有している。
【０１０２】
第５搬送ハンド１２５と第６搬送ハンド１２６とは、間隔調整機構としてのエアシリンダ１４２によって互いに連結されており、これにより第５搬送ハンド１２５と第６搬送ハンド１２６は一体に水平方向に移動する。搬送ステージ１２５ａと搬送ステージ１２６ａは第５走行軸に沿って移動し、搬送ステージ１２７ａは、第５走行軸よりも低い位置にある第４走行軸に沿って移動するようになっている。したがって、各搬送ステージ１２５ａ，１２６ａ，１２７ａは互いに接触することなく、水平方向に移動可能となっている。なお、第４走行軸および第５走行軸は、第１リニアトランスポータ６の第２走行軸および第３走行軸と同じ高さに位置している。
【０１０３】
第５搬送ハンド１２５は、第５搬送位置ＴＰ５と第６搬送位置ＴＰ６との間を移動する。この第５搬送ハンド１２５は、トップリング３１Ｃとの間でウェハの受け渡しを行うアクセスハンドとして機能する。第６搬送ハンド１２６は第６搬送位置ＴＰ６と第７搬送位置ＴＰ７との間を移動する。この第６搬送ハンド１２６は、トップリング３１Ｃからウェハを受け取り、それをトップリング３１Ｄに渡すためのアクセスハンドとして機能する。第７搬送ハンド１２７は、第７搬送位置ＴＰ７と第５搬送位置ＴＰ５との間を移動する。この第７搬送ハンド１２７は、トップリング３１Ｄからウェハを受け取り、それを第５搬送位置ＴＰ５に搬送するためのアクセスハンドとして機能する。なお、説明は省略するが、搬送ハンド１２５，１２６，１２７とトップリング３１Ｃ，３１Ｄとのウェハの受け渡し時の動作は、第１リニアトランスポータ６の上述した動作と同様である。
【０１０４】
トップリング３１Ａ〜３１Ｄとして、図４に示すトップリングが用いられる場合、第１および第２のリニアトランスポータ６，７とのウェハの受け渡しを容易にするために、以下に説明するリテーナリングステーションを第２搬送位置ＴＰ２，第３搬送位置ＴＰ３，第６搬送位置ＴＰ６，第７搬送位置ＴＰ７にそれぞれ設けることが好ましい。
【０１０５】
図１８は、第２搬送位置ＴＰ２，第３搬送位置ＴＰ３，第６搬送位置ＴＰ６，第７搬送位置ＴＰ７に設けられたリテーナリングステーションと、搬送ステージと、トップリングとの配置を説明する斜視図である。図１９は、第２搬送位置ＴＰ２に配置されたリテーナリングステーションと搬送ステージを示す斜視図である。図２０（ａ）はリテーナリングステーションとトップリングとの位置関係を示す側面図であり、図２０（ｂ）はリテーナリングステーションと搬送ステージとの位置関係を示す平面図である。以下、第２搬送位置ＴＰ２に配置されたリテーナリングステーションについて説明する。
【０１０６】
リテーナリングステーション１４３は、トップリング３１Ａのリテーナリング４０を押し上げる複数の押し上げ機構１４４と、これらの押し上げ機構１４４を支持するサポートベース１４５とを備えている。押し上げ機構１４４の高さ方向の位置は、トップリング３１Ａと第１リニアトランスポータ６の搬送ステージ（１２２ａまたは１２３ａまたは１２４ａ）との間にある。また、図２０（ｂ）に示すように、押し上げ機構１４４と搬送ステージとは、互いに接触しないように配置されている。
【０１０７】
図２１はリテーナリングステーション上にトップリングが載置された状態を示す斜視図である。図２２（ａ）は押し上げ機構１４４を示す断面図であり、図２２（ｂ）はリテーナリングに接触したときの押し上げ機構１４４を示す断面図である。押し上げ機構１４４は、リテーナリング４０に接触する押し上げピン１４６と、押し上げピン１４６を上方に押す押圧機構としてのばね１４７と、押し上げピン１４６およびばね１４７を収容するケーシング１４８とを備えている。押し上げ機構１４４は、押し上げピン１４６がリテーナリング４０の下面に対向する位置に配置される。トップリング３１Ａが下降すると、リテーナリング４０の下面が押し上げピン１４６に接触する。ばね１４７はリテーナリング４０を押し上げるのに十分な押圧力を有している。したがって、図２２（ｂ）に示すように、リテーナリング４０は押し上げピン１４６に押し上げられ、ウェハＷよりも上方の位置まで移動する。
【０１０８】
次に、第１リニアトランスポータ５からトップリング３１Ａにウェハを渡すときの動作について説明する。まず、トップリング３１Ａは、研磨位置から第１搬送位置ＴＰ１まで移動する。次いでトップリング３１Ａが下降し、上述したようにリテーナリング４０がリテーナリングステーション１４３の押し上げ機構１４４により押し上げられる。トップリング３１Ａが下降しているとき、第１リニアトランスポータ５の搬送ステージが上昇し、リテーナリング４０に接触することなくトップリング３１Ａの真下まで移動する。この状態で、ウェハＷは搬送ステージからトップリング３１Ａに渡される。そして、トップリング３１Ａが上昇するとほぼ同時に搬送ステージが下降する。トップリング３１Ａはさらに研磨位置に移動してウェハＷを研磨し、搬送ステージは次の搬送動作を開始する。トップリング３１Ａから第１リニアトランスポータ５にウェハを渡すときも同様の動作が行われる。
【０１０９】
このように、ウェハの受け渡し時には、トップリング３１Ａと搬送ステージは、ほぼ同時に互いに近接し、ほぼ同時に離間するので、スループットを向上させることができる。なお、第３搬送位置ＴＰ３，第６搬送位置ＴＰ６，第７搬送位置ＴＰ７に設けられるリテーナリングステーション１４３の構成も、上述のリテーナリングステーション１４３と同様であり、ウェハの受け渡し動作も同様に行われる。
【０１１０】
リテーナリング４０は、ウェハの研磨中に研磨パッドの研磨面と摺接するため、リテーナリング４０の下面は徐々に摩耗する。リテーナリング４０の摩耗が進行すると、研磨中にリテーナリング４０がウェハを保持できなくなり、回転するトップリング３１Ａからウェハが飛び出してしまう。そのため、リテーナリング４０を定期的に交換することが必要となる。従来では、リテーナリング４０の交換時期はウェハの処理枚数に基づいて判断されていたため、リテーナリング４０がまだ使用可能であっても新しいリテーナリング４０に交換されたり、または摩耗が進みすぎてウェハがトップリング３１Ａから飛び出すことがあった。このような問題を解決するために、次に示す例では、リテーナリング４０の摩耗量を測定する摩耗測定器がリテーナリングステーション１４３に設けられている。
【０１１１】
図２３は、リテーナリング４０の摩耗量を測定する摩耗測定器を備えたリテーナリングステーション１４３を示す斜視図であり、図２４は、図２３に示す摩耗測定器を示す拡大断面図であり、図２５は、リテーナリングステーション１４３およびトップリング３１Ａの側面図である。摩耗測定器１４９は、押し上げ機構１４４を支持するサポートベース１４５に設置されており、摩耗測定器１４９と押し上げ機構１４４の相対位置は固定されている。摩耗測定器１４９は、図２４に示すように、リテーナリング４０の下面に接触する接触部材１４９ａと、この接触部材１４９ａを上方に押すばね１４９ｂと、接触部材１４９ａを上下方向に移動可能に支持する直動ガイド１４９ｃと、接触部材１４９ａの変位を測定する接触式変位センサ（変位測定器）１４９ｄとを備えている。直動ガイド１４９ｃとしてはボールスプラインを用いることができる。なお、接触式変位センサに代えて、光学式変位センサなどの非接触式変位センサを用いてもよい。
【０１１２】
接触部材１４９ａは、横から見たときに逆Ｌ字型の形状を有しており、その下端は、押し上げピン１４６とほぼ同じ高さに位置している。トップリング３１Ａがリテーナリングステーション１４３に載置されたときに、押し上げピン１４６とほぼ同時に接触部材１４９ａの下端がリテーナリング４０の下面と接触するようになっている。変位センサ１４９ｄは接触部材１４９ａの上方に配置されている。ばね１４９ｂによって上方に付勢されている接触部材１４９ａの上端は、常に変位センサ１４９ｄと接触している。したがって、接触部材１４９ａの上下方向の変位は、変位センサ１４９ｄによって測定される。変位センサ１４９ｄは制御部５に接続されており、変位センサ１４９ｄの測定値は制御部５に送られるようになっている。
【０１１３】
トップリング３１Ａが下降し、リテーナリングステーション１４３の上に置かれると、押し上げピン１４６および接触部材１４９ａはトップリング３１Ａのリテーナリング４０の下面に接触する。トップリング３１Ａは所定の高さ位置で停止するまで下降を続け、同時にリテーナリング４０は押し上げピン１４６によって押し上げられる。このとき、接触部材１４９ａはリテーナリング４０によって押し下げられる。接触部材１４９ａの変位は、変位センサ１４９ｄによって測定され、この測定値は制御部５に送信される。変位センサ１４９ｄによる測定が行われている間、トップリング３１Ａと搬送ステージとの間ではウェハの受け渡しが行われる。
【０１１４】
接触部材１４９ａの変位、すなわち変位センサ１４９ｄの測定値は、リテーナリング４０の摩耗量によって変化する。より具体的には、リテーナリング４０の摩耗量が増えると、変位センサ１４９ｄの測定値は小さくなる。制御部５には、リテーナリング４０の交換時期を示す所定のしきい値が設定されている。制御部５は、変位センサ１４９ｄの測定値がしきい値に達したことを検出することにより、リテーナリング４０の交換時期を決定する。なお、第３搬送位置ＴＰ３，第６搬送位置ＴＰ６，第７搬送位置ＴＰ７に設けられるリテーナリングステーションも、上述のリテーナリングステーション１４３と同様に摩耗測定器１４９を設けることが好ましい。
【０１１５】
この例によれば、リテーナリング４０の摩耗量に基づいてリテーナリング４０の交換時期が決定されるので、リテーナリング４０の交換頻度を減らせ、コストを下げることができる。また、研磨中のウェハの飛び出しを未然に防止することができる。さらに、リテーナリング４０の摩耗量の測定は、トップリング３１Ａと搬送ステージとの間でのウェハの受け渡しの間に行われるので、リテーナリング４０の摩耗量の測定動作が装置全体のスループットを低下させることがない。すなわち、押し上げピン１４６によるリテーナリング４０の押し上げ動作と摩耗測定器１４９によるリテーナリング４０の摩耗量測定動作は、必然的に同時に行なわれるため、リテーナリング４０の摩耗量測定のための時間を設ける必要がない。したがって、装置全体のスループットが向上する。
【０１１６】
図２６はリフタ１１の構造を示す斜視図である。リフタ１１は、搬送ロボット２２（図１参照）のアームがアクセスできる位置に配置されている。リフタ１１は、ウェハが載置される載置ステージ１５０と、載置ステージ１５０を支持するサポートシャフト１５１と、載置ステージ１５０を上下動させる昇降駆動機構１５２とを備えている。昇降駆動機構１５２としてはボールねじを備えたモータ駆動機構や、エアシリンダなどが用いられる。載置ステージ１５０は第１搬送位置ＴＰ１に位置している。載置ステージ１５０の上面には４つのピン１５３が設けられており、ウェハＷはこれらピン１５３の上に載置される。搬送ロボット２２の下側のアームは、その軸心回りに１８０度回転することでウェハを反転させた後、そのウェハをリフタ１１の載置ステージ１５０上に載置するようになっている。図２６は、反転させられたウェハＷを示している。本実施形態では、搬送ロボット２２のアームが反転機としても機能するので、従来必要であった反転機を不要とすることができる。したがって、リフタがウェハＷを受け取った後のウェハＷを反転させる工程を省略でき、処理全体のスループットを向上させることができる。
【０１１７】
第１搬送位置ＴＰ１にある第１リニアトランスポータ６の搬送ステージ１２２ａ（または１２１ａまたは１２３ａ）と、リフタ１１の載置ステージ１５０とは、同じ垂直軸上に沿って配列されている。図２６に示すように、垂直方向から見たときに、搬送ステージ１２２ａと載置ステージ１５０とは互いに重ならない形状を有している。より具体的には、第１リニアトランスポータ６の搬送ステージ１２２ａには、リフタ１１の載置ステージ１５０を通過させる切り欠き１５５が形成されている。この切り欠き１５５は載置ステージ１５０よりもやや大きく形成されている。
【０１１８】
リフタ１１は、搬送ロボット２２のアームによって反転されたウェハＷを、載置ステージ１５０を上昇させた位置で受け取り、その後載置ステージ１５０が昇降駆動機構１５２に駆動されて下降する。載置ステージ１５０が第１リニアトランスポータ６の搬送ステージ１２２ａを通過するとき、ウェハＷのみが搬送ステージ１２２ａ上に載置され、載置ステージ１５０は所定の停止位置まで下降を続ける。これにより、ウェハＷがリフタ１１から第１リニアトランスポータ６に受け渡される。本実施形態では、搬送ロボット２２のアームが反転機としても機能するので、従来必要であった反転機を不要とすることができる。したがって、搬送ロボット２２から第１リニアトランスポータ６に搬送されるときに行われるウェハの受け渡しの回数を減らすことができ、ウェハの受け渡しのミスや受け渡し時間を減らすことができる。
【０１１９】
リフタ１１のサポートシャフト１５１は逆Ｌ字型の形状を有しており、その垂直部分は載置ステージ１５０の外側に位置している。すなわち、リフタ１１を垂直方向から見たときに、載置ステージ１５０とサポートシャフト１５１の垂直部分とは互いに重ならない位置にある。さらに、サポートシャフト１５１は、第１リニアトランスポータ６の搬送ステージの走行路から外れた位置にある。したがって、リフタ１１の載置ステージ１５０の上下方向の位置に関係なく、第１リニアトランスポータ６の搬送ステージは第１搬送位置ＴＰ１に進入することができ、スループットを上げることができる。
【０１２０】
図２７はスイングトランスポータ１２の構造を示す斜視図である。スイングトランスポータ１２は、基板処理装置のフレーム１６０に設置されており、垂直方向に延びるリニアガイド１６１と、リニアガイド１６１に取り付けられたスイング機構１６２と、スイング機構１６２を垂直方向に移動させる駆動源としての昇降駆動機構１６５とを備えている。この昇降駆動機構１６５としては、サーボモータとボールねじを有するロボシリンダなどを採用することができる。スイング機構１６２にはスイングアーム１６６を介して反転機構１６７が連結されている。さらに反転機構１６７にはウェハＷを把持する把持機構１７０が連結されている。スイングトランスポータ１２の側方には、図示しないフレームに設置されたウェハＷの仮置き台１８０が配置されている。この仮置き台１８０は、図１に示すように、第１リニアトランスポータ６に隣接して配置されており、第１リニアトランスポータ６と洗浄部４との間に位置している。
【０１２１】
スイングアーム１６６は、スイング機構１６２の図示しないモータの駆動により該モータの回転軸を中心として旋回するようになっている。これにより、反転機構１６７および把持機構１７０が一体的に旋回運動し、把持機構１７０は、第４搬送位置ＴＰ４、第５搬送位置ＴＰ５、および仮置き台１８０の間を移動する。
【０１２２】
把持機構１７０は、ウェハＷを把持する一対の把持アーム１７１を有している。それぞれの把持アーム１７１の両端には、ウェハＷの外周縁を把持するチャック１７２が設けられている。これらのチャック１７２は把持アーム１７１の両端から下方に突出して設けられている。さらに把持機構１７０は、一対の把持アーム１７１をウェハＷに近接および離間する方向に移動させる開閉機構１７３を備えている。
【０１２３】
ウェハＷを把持する場合には、把持アーム１７１を開いた状態で、把持アーム１７１のチャック１７２がウェハＷと同一平面内に位置するまで把持機構１７０を昇降駆動機構１６５により下降させる。そして、開閉機構１７３を駆動して把持アーム１７１を互いに近接する方向に移動させ、把持アーム１７１のチャック１７２でウェハＷの外周縁を把持する。この状態で、昇降駆動機構１６５により把持アーム１７１を上昇させる。
【０１２４】
反転機構１６７は、把持機構１７０に連結された回転軸１６８と、この回転軸１６８を回転させるモータ（図示せず）とを有している。モータにより回転軸１６８を駆動させることにより、把持機構１７０は、その全体が１８０度回転し、これにより把持機構１７０に把持されたウェハＷが反転する。このように、把持機構１７０全体が反転機構１６７により反転するので、従来必要であった把持機構と反転機構との間のウェハの受け渡しを省くことができる。なお、ウェハＷを第４搬送位置ＴＰ４から第５搬送位置ＴＰ５に搬送するときは、反転機構１６７はウェハＷを反転させず、被研磨面が下を向いた状態でウェハＷが搬送される。一方、ウェハＷを第４搬送位置ＴＰ４または第５搬送位置ＴＰ５から仮置き台１８０に搬送するときは、研磨された面が上を向くように反転機構１６７によってウェハＷが反転させられる。
【０１２５】
仮置き台１８０は、ベースプレート１８１と、このベースプレート１８１の上面に固定された複数の（図２７では２本の）垂直ロッド１８２と、ベースプレート１８１の上面に固定された１つの逆Ｌ字型の水平ロッド１８３とを有している。水平ロッド１８３は、ベースプレート１８１の上面に接続された垂直部１８３ａと、この垂直部１８３ａの上端から把持機構１７０に向かって水平に延びる水平部１８３ｂとを有している。水平部１８３ｂの上面にはウェハＷを支持するための複数の（図２７では２つの）ピン１８４が設けられている。垂直ロッド１８２の上端にも、ウェハＷを支持するためのピン１８４がそれぞれ設けられている。これらのピン１８４の先端は同一水平面内に位置している。水平ロッド１８３は、垂直ロッド１８２よりもウェハＷの旋回移動の中心（すなわち、スイング機構１６２のモータの回転軸）に近い位置に配置されている。
【０１２６】
反転機構１６７により反転させられた把持機構１７０は、ウェハＷを把持したまま、水平ロッド１８３の水平部１８３ｂとベースプレート１８１との間の隙間に進入し、全てのピン１８４がウェハＷの下方に位置したときに、スイング機構１６２による把持機構１７０の旋回が停止される。この状態で把持アーム１７１を開くことでウェハＷが仮置き台１８０に載置される。仮置き台１８０に載置されたウェハＷは、次に説明する、洗浄部４の搬送ロボットによって洗浄部４に搬送される。
【０１２７】
図２８（ａ）は洗浄部４を示す平面図であり、図２８（ｂ）は洗浄部４を示す側面図である。図２８（ａ）および図２８（ｂ）に示すように、洗浄部４は、第１洗浄室１９０と、第１搬送室１９１と、第２洗浄室１９２と、第２搬送室１９３と、乾燥室１９４とに区画されている。第１洗浄室１９０内には、縦方向に沿って配列された上側一次洗浄モジュール２０１Ａおよび下側一次洗浄モジュール２０１Ｂが配置されている。上側一次洗浄モジュール２０１Ａは下側一次洗浄モジュール２０１Ｂの上方に配置されている。同様に、第２洗浄室１９２内には、縦方向に沿って配列された上側二次洗浄モジュール２０２Ａおよび下側二次洗浄モジュール２０２Ｂが配置されている。上側二次洗浄モジュール２０２Ａは下側二次洗浄モジュール２０２Ｂの上方に配置されている。一次および二次洗浄モジュール２０１Ａ，２０１Ｂ，２０２Ａ，２０２Ｂは、洗浄液を用いてウェハを洗浄する洗浄機である。これらの一次および二次洗浄モジュール２０１Ａ，２０１Ｂ，２０２Ａ，２０２Ｂは垂直方向に沿って配列されているので、フットプリント面積が小さいという利点が得られる。
【０１２８】
上側二次洗浄モジュール２０２Ａと下側二次洗浄モジュール２０２Ｂとの間には、ウェハの仮置き台２０３が設けられている。乾燥室１９４内には、縦方向に沿って配列された上側乾燥モジュール２０５Ａおよび下側乾燥モジュール２０５Ｂが配置されている。これら上側乾燥モジュール２０５Ａおよび下側乾燥モジュール２０５Ｂは互いに隔離されている。上側乾燥モジュール２０５Ａおよび下側乾燥モジュール２０５Ｂの上部には、清浄な空気を乾燥モジュール２０５Ａ，２０５Ｂ内にそれぞれ供給するフィルタファンユニット２０７，２０７が設けられている。上側一次洗浄モジュール２０１Ａ、下側一次洗浄モジュール２０１Ｂ、上側二次洗浄モジュール２０２Ａ、下側二次洗浄モジュール２０２Ｂ、仮置き台２０３、上側乾燥モジュール２０５Ａ、および下側乾燥モジュール２０５Ｂは、図示しないフレームにボルトなどを介して固定されている。
【０１２９】
第１搬送室１９１には、上下動可能な第１搬送ロボット２０９が配置され、第２搬送室１９３には、上下動可能な第２搬送ロボット２１０が配置されている。第１搬送ロボット２０９および第２搬送ロボット２１０は、縦方向に延びる支持軸２１１，２１２にそれぞれ移動自在に支持されている。第１搬送ロボット２０９および第２搬送ロボット２１０は、その内部にモータなどの駆動機構を有しており、支持軸２１１，２１２に沿って上下に移動自在となっている。第１搬送ロボット２０９は、搬送ロボット２２と同様に、上下二段のハンドを有している。第１搬送ロボット２０９は、図２８（ａ）の点線が示すように、その下側のハンドが上述した仮置き台１８０にアクセス可能な位置に配置されている。第１搬送ロボット２０９の下側のハンドが仮置き台１８０にアクセスするときには、隔壁１ｂに設けられているシャッタ（図示せず）が開くようになっている。
【０１３０】
第１搬送ロボット２０９は、仮置き台１８０、上側一次洗浄モジュール２０１Ａ、下側一次洗浄モジュール２０１Ｂ、仮置き台２０３、上側二次洗浄モジュール２０２Ａ、下側二次洗浄モジュール２０２Ｂの間でウェハＷを搬送するように動作する。洗浄前のウェハ（スラリーが付着しているウェハ）を搬送するときは、第１搬送ロボット２０９は、下側のハンドを用い、洗浄後のウェハを搬送するときは上側のハンドを用いる。第２搬送ロボット２１０は、上側二次洗浄モジュール２０２Ａ、下側二次洗浄モジュール２０２Ｂ、仮置き台２０３、上側乾燥モジュール２０５Ａ、下側乾燥モジュール２０５Ｂの間でウェハＷを搬送するように動作する。第２搬送ロボット２１０は、洗浄されたウェハのみを搬送するので、１つのハンドのみを備えている。図１に示す搬送ロボット２２は、その上側のハンドを用いて上側乾燥モジュール２０５Ａまたは下側乾燥モジュール２０５Ｂからウェハを取り出し、そのウェハをウェハカセットに戻す。搬送ロボット２２の上側ハンドが乾燥モジュール２０５Ａ，２０５Ｂにアクセスするときには、隔壁１ａに設けられているシャッタ（図示せず）が開くようになっている。
【０１３１】
洗浄部４は、２台の一次洗浄モジュールおよび２台の二次洗浄モジュールを備えているので、複数のウェハを並列して洗浄する複数の洗浄ラインを構成することができる。「洗浄ライン」とは、洗浄部４の内部において、一つのウェハが複数の洗浄モジュールによって洗浄される際の移動経路のことである。例えば、図２９に示すように、１つのウェハを、第１搬送ロボット２０９、上側一次洗浄モジュール２０１Ａ、第１搬送ロボット２０９、上側二次洗浄モジュール２０２Ａ、第２搬送ロボット２１０、そして上側乾燥モジュール２０５Ａの順で搬送し（洗浄ライン１参照）、これと並列して、他のウェハを、第１搬送ロボット２０９、下側一次洗浄モジュール２０１Ｂ、第１搬送ロボット２０９、下側二次洗浄モジュール２０２Ｂ、第２搬送ロボット２１０、そして下側乾燥モジュール２０５Ｂの順で搬送することができる（洗浄ライン２参照）。このように２つの並列する洗浄ラインにより、複数（典型的には２枚）のウェハをほぼ同時に洗浄および乾燥することができる。
【０１３２】
また、２つの並列する洗浄ラインにおいて、複数のウェハを所定の時間差を設けて洗浄および乾燥することもできる。所定の時間差で洗浄することの利点は次の通りである。第１搬送ロボット２０９および第２搬送ロボット２１０は、複数の洗浄ラインで兼用されている。このため、複数の洗浄または乾燥処理が同時に終了した場合には、これらの搬送ロボットが即座にウェハを搬送できず、スループットを悪化させてしまう。このような問題を回避するために、複数のウェハを所定の時間差で洗浄および乾燥することによって、処理されたウェハを速やかに搬送ロボット２０９，２１０によって搬送することができる。
【０１３３】
研磨されたウェハにはスラリーが付着しており、その状態でウェハを長い時間放置することは好ましくない。これは、配線金属としての銅がスラリーによって腐食することがあるからである。この洗浄部４によれば、２台の一次洗浄モジュールが設けられているので、先行するウェハが上側一次洗浄モジュール２０１Ａまたは下側一次洗浄モジュール２０１Ｂのいずれかで洗浄されている場合でも、他方の一次洗浄モジュールにウェハを搬入してこれを洗浄することができる。したがって、高スループットを実現できるだけでなく、研磨後のウェハを直ちに洗浄して銅の腐食を防止することができる。
【０１３４】
また、一次洗浄のみが必要な場合は、図３０に示すように、ウェハを、第１搬送ロボット２０９、上側一次洗浄モジュール２０１Ａ、第１搬送ロボット２０９、仮置き台２０３、第２搬送ロボット２１０、そして上側乾燥モジュール２０５Ａの順で搬送することができ、第２洗浄室１９２での二次洗浄を省略することができる。さらに、図３１に示すように、例えば、下側二次洗浄モジュール２０２Ｂが故障中のときには、上側二次洗浄モジュール２０２Ａにウェハを搬送することができる。このように、第１搬送ロボット２０９および第２搬送ロボット２１０により、必要に応じてウェハを所定の洗浄ラインに振り分けることができる。このような洗浄ラインの選定は制御部５によって決定される。
【０１３５】
各洗浄モジュール２０１Ａ，２０１Ｂ，２０２Ａ，２０２Ｂは、故障を検知する検知器（図示せず）を有している。洗浄モジュール２０１Ａ，２０１Ｂ，２０２Ａ，２０２Ｂのいずれかに故障が生じたとき、検知器がこれを検知して制御部５に信号を送るようになっている。制御部５は、故障した洗浄モジュールを回避する洗浄ラインを選定し、現在の洗浄ラインを新たに選定された洗浄ラインに切り替える。なお、本実施形態では、２台の一次洗浄モジュールと２台の二次洗浄モジュールが設けられているが、本発明はこれに限らず、一次洗浄モジュールおよび／または二次洗浄モジュールを３台以上としてもよい。
【０１３６】
また、第１洗浄室１９０に仮置き台を設けてもよい。例えば、仮置き台２０３と同様に、上側一次洗浄モジュール２０１Ａと下側一次洗浄モジュール２０１Ｂとの間に仮置き台を設置することができる。ある洗浄モジュールが故障した場合は、２枚のウェハを仮置き台１８０（図２８（ａ）参照）と第１洗浄室１９０内の仮置き台に搬送することができる。
【０１３７】
一次洗浄モジュール２０１Ａ，２０１Ｂに使用される洗浄液の濃度と、二次洗浄モジュール２０２Ａ，２０２Ｂに使用される洗浄液の濃度は異ならせてもよい。例えば、一次洗浄モジュール２０１Ａ，２０１Ｂに使用される洗浄液の濃度を、二次洗浄モジュール２０２Ａ，２０２Ｂに使用される洗浄液の濃度よりも高くする。通常、洗浄効果は、洗浄液の濃度と洗浄時間にほぼ比例すると考えられる。したがって、一次洗浄で濃度の高い洗浄液を用いることにより、ウェハの汚れがひどい場合であっても、一次洗浄の時間と二次洗浄の時間とをほぼ等しくすることができる。
【０１３８】
本実施形態では、一次洗浄モジュール２０１Ａ，２０１Ｂおよび二次洗浄モジュール２０２Ａ，２０２Ｂは、ロールスポンジ型の洗浄機である。一次洗浄モジュール２０１Ａ，２０１Ｂおよび二次洗浄モジュール２０２Ａ，２０２Ｂは同一の構成を有しているので、以下、一次洗浄モジュール２０１Ａについて説明する。
図３２は、一次洗浄モジュール２０１Ａを示す斜視図である。図３２に示すように、一次洗浄モジュール２０１ＡはウェハＷを保持して回転させる４つのローラ３０１，３０２，３０３，３０４と、ウェハＷの上下面に接触するロールスポンジ（洗浄具）３０７，３０８と、これらのロールスポンジ３０７，３０８を回転させる回転機構３１０，３１１と、ウェハＷの上下面に洗浄液（例えば純水）を供給する洗浄液供給ノズル３１５，３１６と、ウェハＷの上下面にエッチング液（薬液）を供給するエッチング液供給ノズル３１７，３１８とを備えている。ローラ３０１，３０２，３０３，３０４は図示しない駆動機構（例えばエアシリンダ）によって、互いに近接および離間する方向に移動可能となっている。
【０１３９】
上側のロールスポンジ３０７を回転させる回転機構３１０は、その上下方向の動きをガイドするガイドレール３２０に取り付けられている。また、この回転機構３１０は昇降駆動機構３２１に支持されており、回転機構３１０および上側のロールスポンジ３０７は昇降駆動機構３２１により上下方向に移動されるようになっている。なお、図示しないが、下側のロールスポンジ３０８を回転させる回転機構３１１もガイドレールに支持されており、昇降駆動機構によって回転機構３１１および下側のロールスポンジ３０８が上下動するようになっている。なお、昇降駆動機構としては、例えばボールねじを用いたモータ駆動機構またはエアシリンダが使用される。
【０１４０】
ウェハＷの搬入搬出時には、ロールスポンジ３０７，３０８は互いに離間した位置にある。ウェハＷの洗浄時には、これらロールスポンジ３０７，３０８は互いに近接する方向に移動してウェハＷの上下面に接触する。ロールスポンジ３０７，３０８がウェハＷの上下面を押圧する力は、それぞれ昇降駆動機構３２１および図示しない昇降駆動機構によって調整される。上側のロールスポンジ３０７および回転機構３１０は昇降駆動機構３２１によって下方から支持されているので、上側のロールスポンジ３０７がウェハＷの上面に加える押圧力は０〔Ｎ〕からの調整が可能である。
【０１４１】
ローラ３０１は、保持部３０１ａと肩部（支持部）３０１ｂの２段構成となっている。肩部３０１ｂの直径は保持部３０１ａの直径よりも大きく、肩部３０１ｂの上に保持部３０１ａが形成されている。ローラ３０２，３０３，３０４も、ローラ３０１と同一の構成を有している。第１搬送ロボット２０９の下側アームにより搬送されてきたウェハＷは、まず肩部３０１ｂ，３０２ｂ，３０３ｂ，３０４ｂの上に載置され、その後ローラ３０１，３０２，３０３，３０４がウェハＷに向かって移動することにより保持部３０１ａ，３０２ａ，３０３ａ，３０４ａに保持される。４つのローラ３０１，３０２，３０３，３０４のうちの少なくとも１つは図示しない回転機構によって回転駆動されるように構成され、これによりウェハＷはその外周部がローラ３０１，３０２，３０３，３０４に保持された状態で回転する。肩部３０１ｂ，３０２ｂ，３０３ｂ，３０４ｂは下方に傾斜したテーパ面となっており、保持部３０１ａ，３０２ａ，３０３ａ，３０４ａによって保持されている間、ウェハＷは肩部３０１ｂ，３０２ｂ，３０３ｂ，３０４ｂと非接触に保たれる。
【０１４２】
洗浄動作は次のように行なわれる。まず、ウェハＷはローラ３０１，３０２，３０３，３０４に保持され、回転される。次いで、洗浄液供給ノズル３１５，３１６からウェハＷの上面及び下面に洗浄水が供給される。そして、ロールスポンジ３０７，３０８がその軸心周りに回転しながらウェハＷの上下面に摺接することによって、ウェハＷの上下面をスクラブ洗浄する。スクラブ洗浄後、ロールスポンジ３０７，３０８を上方及び下方に待避させ、薬液供給ノズル３１７，３１８からそれぞれウェハＷの上面、下面にエッチング液を供給し、ウェハＷの上下面のエッチング（化学的洗浄）を行う。
【０１４３】
上側一次洗浄モジュール２０１Ａ、下側一次洗浄モジュール２０１Ｂ、上側二次洗浄モジュール２０２Ａ、下側二次洗浄モジュール２０２Ｂは、同一のタイプの洗浄モジュールでもよく、または異なるタイプの洗浄モジュールでもよい。例えば、一次洗浄モジュール２０１Ａ，２０１Ｂを一対のロールスポンジでウェハの上下面をスクラブ洗浄するタイプの洗浄機とし、二次洗浄モジュール２０２Ａ，２０２Ｂをペンシルスポンジ型洗浄機または２流体ジェットタイプの洗浄機とすることもできる。２流体ジェットタイプの洗浄機は、少量のＣＯ２ガス（炭酸ガス）を溶解させた純水（ＤＩＷ）とＮ２ガスとを混合し、その混合流体をウェハの表面に吹き付ける洗浄機である。このタイプの洗浄機は、微小な液滴と衝撃エネルギーでウェハ上の微小なパーティクルを除去することができる。特に、Ｎ２ガスの流量および純水の流量を適切に調整することにより、ダメージのないウェハ洗浄を実現することができる。さらに、炭酸ガスを溶解させた純水を用いることにより、静電気が原因とされるウェハの腐食の影響が緩和される。
【０１４４】
次に、上側乾燥モジュール２０５Ａおよび下側乾燥モジュール２０５Ｂの構成について説明する。上側乾燥モジュール２０５Ａおよび下側乾燥モジュール２０５Ｂは、いずれもロタゴニ乾燥を行う乾燥機である。上側乾燥モジュール２０５Ａおよび下側乾燥モジュール２０５Ｂは同一の構成を有しているので、以下、上側乾燥モジュール２０５Ａについて説明する。図３３は、上側乾燥モジュール２０５Ａを示す縦断面図であり、図３４は上側乾燥モジュール２０５Ａを示す平面図である。上側乾燥モジュール２０５Ａは、基台４０１と、この基台４０１に支持された４本の円筒状の基板支持部材４０２とを備えている。基台４０１は回転軸４０６の上端に固定されており、この回転軸４０６は軸受４０５によって回転自在に支持されている。軸受４０５は回転軸４０６と平行に延びる円筒体４０７の内周面に固定されている。円筒体４０７の下端は架台４０９に取り付けられており、その位置は固定されている。回転軸４０６は、プーリ４１１，４１２およびベルト４１４を介してモータ４１５に連結されており、モータ４１５を駆動させることにより、基台４０１はその軸心を中心として回転するようになっている。
【０１４５】
基台４０１の上面には回転カバー４５０が固定されている。なお、図３３は回転カバー４５０の縦断面を示している。回転カバー４５０はウェハＷの全周を囲むように配置されている。回転カバー４５０の縦断面形状は径方向内側に傾斜している。また、回転カバー４５０の縦断面は滑らかな曲線から構成されている。回転カバー４５０の上端はウェハＷに近接しており、回転カバー４５０の上端の内径は、ウェハＷの直径よりもやや大きく設定されている。また、回転カバー４５０の上端には、基板支持部材４０２の外周面形状に沿った切り欠き４５０ａが各基板支持部材４０２に対応して形成されている。回転カバー４５０の底面には、斜めに延びる液体排出孔４５１が形成されている。
【０１４６】
ウェハＷの上方には、ウェハＷの表面（フロント面）に洗浄液として純水を供給するフロントノズル４５４が配置されている。フロントノズル４５４は、ウェハＷの中心を向いて配置されている。このフロントノズル４５４は、図示しない純水供給源（洗浄液供給源）に接続され、フロントノズル４５４を通じてウェハＷの表面の中心に純水が供給されるようになっている。洗浄液としては、純水以外に薬液が挙げられる。また、ウェハＷの上方には、ロタゴニ乾燥を実行するための２つのノズル４６０，４６１が並列して配置されている。ノズル４６０は、ウェハＷの表面にＩＰＡ蒸気（イソプロピルアルコールとＮ２ガスとの混合気）を供給するためのものであり、ノズル４６１はウェハＷの表面の乾燥を防ぐために純水を供給するものである。これらノズル４６０，４６１はウェハＷの径方向に沿って移動可能に構成されている。
【０１４７】
回転軸４０６の内部には、洗浄液供給源４６５に接続されたバックノズル４６３と、乾燥気体供給源４６６に接続されたガスノズル４６４とが配置されている。洗浄液供給源４６５には、洗浄液として純水が貯留されており、バックノズル４６３を通じてウェハＷの裏面に純水が供給されるようになっている。また、乾燥気体供給源４６６には、乾燥気体として、Ｎ２ガスまたは乾燥空気などが貯留されており、ガスノズル４６４を通じてウェハＷの裏面に乾燥気体が供給されるようになっている。
【０１４８】
円筒体４０７の周囲には、基板支持部材４０２を持ち上げるリフト機構４７０が配置されている。このリフト機構４７０は、円筒体４０７に対して上下方向にスライド可能に構成されている。リフト機構４７０は、基板支持部材４０２の下端に接触する接触プレート４７０ａを有している。円筒体４０７の外周面とリフト機構４７０の内周面との間には、第１の気体チャンバ４７１と第２の気体チャンバ４７２が形成されている。これら第１の気体チャンバ４７１と第２の気体チャンバ４７２は、それぞれ第１の気体流路４７４および第２の気体流路４７５に連通しており、これら第１の気体流路４７４および第２の気体流路４７５の端部は、図示しない加圧気体供給源に連結されている。第１の気体チャンバ４７１内の圧力を第２の気体チャンバ４７２内の圧力よりも高くすると、リフト機構４７０が上昇する。一方、第２の気体チャンバ４７２内の圧力を第１の気体チャンバ４７１内の圧力よりも高くすると、リフト機構４７０が下降する。なお、図３３は、リフト機構４７０が下降位置にある状態を示している。
【０１４９】
図３５は図３３に示す基台４０１の平面図である。図３５に示すように、基台４０１は、４つのアーム４０１ａを有し、各アーム４０１ａの先端に基板支持部材４０２が上下動自在に支持されている。図３６（ａ）は、図３５に示す基板支持部材４０２および基台４０１の一部を示す平面図であり、図３６（ｂ）は、図３５のＡ−Ａ線断面図であり、図３６（ｃ）は図３６（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図である。基台４０１のアーム４０１ａは、基板支持部材４０２をスライド自在に保持する保持部４０１ｂを有している。なお、この保持部４０１ｂはアーム４０１ａと一体に構成してもよい。保持部４０１ｂには上下に延びる貫通孔が形成されており、この貫通孔に基板支持部材４０２が挿入されている。貫通孔の直径は基板支持部材４０２の直径よりも僅かに大きく、したがって基板支持部材４０２は基台４０１に対して上下方向に相対移動可能となっており、さらに基板支持部材４０２は、その軸心周りに回転可能となっている。
【０１５０】
基板支持部材４０２の下部には、スプリング受け４０２ａが取り付けられている。基板支持部材４０２の周囲にはスプリング４７８が配置されており、スプリング受け４０２ａによってスプリング４７８が支持されている。スプリング４７８の上端は保持部４０１ｂ（基台４０１の一部）を押圧している。したがって、スプリング４７８によって基板支持部材４０２には下向きの力が作用している。基板支持部材４０２の外周面には、貫通孔の直径よりも大きい径を有するストッパー４０２ｂが形成されている。したがって、基板支持部材４０２は、図３６（ｂ）に示すように、下方への移動がストッパー４０２ｂによって制限される。
【０１５１】
基板支持部材４０２の上端には、ウェハＷが載置される支持ピン４７９と、ウェハＷの周端部に当接する基板把持部としての円筒状のクランプ４８０とが設けられている。支持ピン４７９は基板支持部材４０２の軸心上に配置されており、クランプ４８０は基板支持部材４０２の軸心から離間した位置に配置されている。したがって、クランプ４８０は、基板支持部材４０２の回転に伴って基板支持部材４０２の軸心周りに回転可能となっている。ここで、ウェハＷと接触する部分の部材としては、帯電防止のために、導電性部材（好適には、鉄、アルミニウム、ＳＵＳ）や、ＰＥＥＫ、ＰＶＣ等の炭素樹脂を使用することが好ましい。
【０１５２】
基台４０１の保持部４０１ｂには第１の磁石４８１が取り付けられており、この第１の磁石４８１は基板支持部材４０２の側面に対向して配置されている。一方、基板支持部材４０２には第２の磁石４８２および第３の磁石４８３が配置されている。これら第２の磁石４８２および第３の磁石４８３は、上下方向に離間して配列されている。これらの第１〜第３の磁石４８１，４８２，４８３としては、ネオジム磁石が好適に用いられる。
【０１５３】
図３７は、第２の磁石４８２と第３の磁石４８３の配置を説明するための模式図であり、基板支持部材４０２の軸方向から見た図である。図３７に示すように、第２の磁石４８２と第３の磁石４８３とは、基板支持部材４０２の周方向においてずれて配置されている。すなわち、第２の磁石４８２と基板支持部材４０２との中心とを結ぶ線と、第２の磁石４８２と基板支持部材４０２の中心とを結ぶ線とは、基板支持部材４０２の軸方向から見たときに所定の角度αで交わっている。
【０１５４】
基板支持部材４０２が、図３６（ｂ）に示す下降位置にあるとき、第１の磁石４８１と第２の磁石４８２とが互いに対向する。このとき、第１の磁石４８１と第２の磁石４８２との間には吸引力が働く。この吸引力は、基板支持部材４０２にその軸心周りに回転する力を与え、その回転方向は、クランプ４８０がウェハＷの周端部を押圧する方向である。したがって、図３６（ｂ）に示す下降位置は、ウェハＷを把持するクランプ位置ということができる。
【０１５５】
なお、第１の磁石４８１と第２の磁石４８２とは、十分な把持力が発生する程度に互いに近接してさえいれば、ウェハＷを把持するときに必ずしも互いに対向していなくてもよい。例えば、第１の磁石４８１と第２の磁石４８２とが互いに傾いた状態で近接している場合でも、それらの間に磁力は発生する。したがって、この磁力が基板支持部材４０２を回転させてウェハＷを把持させるのに十分な程度に大きければ、第１の磁石４８１と第２の磁石４８２は必ずしも互いに対向していなくてもよい。
【０１５６】
図３８（ａ）は、リフト機構４７０により基板支持部材４０２を上昇させたときの基板支持部材４０２およびアーム４０１ａの一部を示す平面図であり、図３８（ｂ）は、リフト機構４７０により基板支持部材４０２を上昇させたときの図３５のＡ−Ａ線断面図であり、図３８（ｃ）は図３８（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図である。
リフト機構４７０により基板保持部材４０２を図３８（ｂ）に示す上昇位置まで上昇させると、第１の磁石４８１と第３の磁石４８３とが対向し、第２の磁石４８２は第１の磁石４８１から離間する。このとき、第１の磁石４８１と第３の磁石４８３との間には吸引力が働く。この吸引力は基板支持部材４０２にその軸心周りに回転する力を与え、その回転方向は、クランプ４８０がウェハＷから離間する方向である。したがって、図３８（ａ）に示す上昇位置は、基板をリリースするアンクランプ位置ということができる。この場合も、第１の磁石４８１と第３の磁石４８３とは、ウェハＷの把持を開放するときに必ずしも互いに対向していなくてよく、クランプ４８０をウェハＷから離間させる方向に基板支持部材４０２を回転させる程度の回転力（磁力）を発生する程度に互いに近接していればよい。
【０１５７】
第２の磁石４８２と第３の磁石４８３とは基板支持部材４０２の周方向においてずれた位置に配置されているので、基板支持部材４０２の上下移動に伴って基板支持部材４０２には回転力が作用する。この回転力によってクランプ４８０にウェハＷを把持する力とウェハＷを開放する力が与えられる。したがって、基板支持部材４０２を上下させるだけで、ウェハＷを把持し、かつ開放することができる。このように、第１の磁石４８１、第２の磁石４８２、および第３の磁石４８３は、基板支持部材４０２をその軸心周りに回転させてクランプ４８０によりウェハＷを把持させる把持機構（回転機構）として機能する。この把持機構（回転機構）は、基板支持部材４０２の上下動によって動作する。
【０１５８】
リフト機構４７０の接触プレート４７０ａは基板支持部材４０２の下方に位置している。接触プレート４７０ａが上昇すると、接触プレート４７０ａの上面が基板支持部材４０２の下端に接触し、基板支持部材４０２はスプリング４７８の押圧力に抗して接触プレート４７０ａによって持ち上げられる。接触プレート４７０ａの上面は平坦な面であり、一方、基板支持部材４０２の下端は半球状に形成されている。本実施形態では、リフト機構４７０とスプリング４７８とにより、基板支持部材４０２を上下動させる駆動機構が構成される。なお、駆動機構としては、上述の実施形態に限らず、例えば、サーボモータを用いた構成とすることもできる。
【０１５９】
基板支持部材４０２の側面には、その軸心に沿って延びる溝４８４が形成されている。この溝４８４は円弧状の水平断面を有している。基台４０１のアーム４０１ａ（本実施形態では保持部４０１ｂ）には、溝４８４に向かって突起する突起部４８５が形成されている。この突起部４８５の先端は、溝４８４の内部に位置しており、突起部４８５は溝４８４に緩やかに係合している。この溝４８４および突起部４８５は、基板支持部材４０２の回転角度を制限するために設けられている。
【０１６０】
図３９は、ノズル４６０にＩＰＡ蒸気（イソプロピルアルコールとＮ２ガスとの混合気）を供給するＩＰＡ供給ユニットを示す模式図である。このＩＰＡ供給ユニットは、基板処理装置内に設置されている。図３９に示すように、ＩＰＡ供給ユニットは、ステンレスなどの金属から構成されるバブリングタンク５０１を備えている。このバブリングタンク５０１の内部の底には、Ｎ２ガスのバブルを発生するバブラー５０２が配置されている。バブラー５０２はＮ２ガスバブリングライン５０３に接続され、さらにこのＮ２ガスバブリングライン５０３はＮ２ガス導入ライン５０４に接続されている。Ｎ２ガス導入ライン５０４はＮ２ガス供給源５０５に接続されている。Ｎ２ガス導入ライン５０４およびＮ２ガスバブリングライン５０３には、それぞれ調整弁５１４，５１５が設けられている。
【０１６１】
Ｎ２ガスバブリングライン５０３にはマスフローコントローラ５２０およびフィルタ５２１が設けられている。Ｎ２ガスは、Ｎ２ガス供給源５０５から、Ｎ２ガス導入ライン５０４、Ｎ２ガスバブリングライン５０３、およびフィルタ５２１を通じてバブラー５０２に供給される。Ｎ２ガスはマスフローコントローラ５２０により一定の流量に維持されるようになっている。Ｎ２ガスのバブラー５０２への好ましい供給流量は０〜１０ＳＬＭ程度である。なお、単位ＳＬＭは、Standard  Litter  per  Minuteの略語であり、０℃で１ａｔｍのときのガスの流量を表す単位である。
【０１６２】
バブリングタンク５０１には、さらにＩＰＡ液供給ライン５０６およびＩＰＡ蒸気移送ライン５０７が接続されている。ＩＰＡ蒸気移送ライン５０７は、フィルタ５２２を介して、上側乾燥モジュール２０５Ａおよび下側乾燥モジュール２０５Ｂのノズル４６０（図３３参照）に接続されている。ＩＰＡ液供給ライン５０６はＩＰＡ供給源５０８に接続されており、液状のＩＰＡ（イソプロピルアルコール）がＩＰＡ液供給ライン５０６を通じてバブリングタンク５０１に供給される。バブリングタンク５０１内には、バブリングタンク５０１内のＩＰＡ液の液面を検知する液面センサ（図示せず）が設置されている。ＩＰＡ液供給ライン５０６には調整弁５１６が設けられており、液面センサの出力信号（すなわち、ＩＰＡ液の液面位置）が所定の範囲内に収まるように、調整弁５１６によってＩＰＡ液の供給流量が調整される。例えば、バブリングタンク５０１内には、２００ｍＬ〜７００ｍＬのＩＰＡ液が蓄えられる。
【０１６３】
通常、連続してバブリングを行うと、ＩＰＡの蒸発熱（気化熱）によりバブリングタンク５０１内のＩＰＡ液の温度が低下する。ＩＰＡ液の温度が低下すると、ＩＰＡ蒸気の濃度が低下してしまい、ウェハの安定した乾燥が困難となる。そこで、ＩＰＡ液の温度を一定に保つために、バブリングタンク５０１の周囲にはウォータージャケット５１０が設けられている。このウォータージャケット５１０には保温水が流通しており、これによりバブリングタンク５０１内に貯留されているＩＰＡ液の温度が一定に保たれる。保温水はウォータージャケット５１０の下部に設けられた入口からウォータージャケット５１０内に流入し、ウォータージャケット５１０の上部に設けられた出口から流出する。ウォータージャケット５１０を流れる保温水の好ましい流量は、５０ｍＬ／ｍｉｎ〜２００ｍＬ／ｍｉｎであり、保温水の好ましい温度は２２〜２５℃である。本実施形態では、保温水としてＤＩＷ（超純水）が用いられているが、他の媒体を用いてもよい。
【０１６４】
ＩＰＡ液中でのＮ２ガスのバブリングによりＩＰＡ蒸気が発生し、バブリングタンク５０１内の上部空間にＩＰＡ蒸気が溜まる。このＩＰＡ蒸気は、ＩＰＡ蒸気移送ライン５０７およびフィルタ５２２を通じて上側乾燥モジュール２０５Ａおよび下側乾燥モジュール２０５Ｂのノズル４６０（図３３参照）に送られる。フィルタ５２２を通過することによって、ウェハに供給されるＩＰＡ蒸気は清浄に保たれている。ＩＰＡ蒸気の好ましい温度は１８〜２５℃である。これは、ウェハに熱ストレスを与えないためである。
【０１６５】
バブリングタンク５０１内で発生するＩＰＡ蒸気の好ましい濃度は、０〜４ｖｏｌ％程度である。保温水自体の温度を高めると、バブリングタンク５０１内のＩＰＡ液の温度が上昇し、気化するＩＰＡの濃度が高まる。したがって、保温水の温度によって、ＩＰＡ蒸気の濃度を調整することができる。保温水を用いたＩＰＡ液の加温の利点としては、ヒータなどの電気的熱発生源を設ける必要がなく、基板処理装置の安全を確保できるという点が挙げられる。
【０１６６】
Ｎ２ガス導入ライン５０４とＩＰＡ蒸気移送ライン５０７とを連結するバイパスラインとして、Ｎ２希釈ライン５２５が設けられている。このＮ２希釈ライン５２５には、マスフローコントローラ５２７、調整弁５２８、および逆止弁５２９が設けられている。Ｎ２ガスをＮ２希釈ライン５２５を経由してＩＰＡ蒸気移送ライン５０７に直接移送することにより、ＩＰＡ蒸気をＮ２ガスによって希釈することができる。ＩＰＡ蒸気移送ライン５０７に移送されるＮ２ガスの流量はマスフローコントローラ５２７によって制御される。
【０１６７】
バブリングタンク５０１の上部には、ＩＰＡリリーフライン５３０が接続されている。このＩＰＡリリーフライン５３０には、調整弁５３２、逆止弁５３３、およびリリース弁５３４が設けられている。調整弁５３２とリリース弁５３４とは並列に配列されている。バブリングタンク５０１内の圧力がある値を超えると、リリース弁５３４が開き、バブリングタンク５０１内のＩＰＡ蒸気が外部に放出されるようになっている。また、バブリングタンク５０１へのＩＰＡ補充時には、調整弁５３２が開き、バブリングタンク５０１内圧力が大気圧となる。なお、調整弁５１５，５２８は、閉止弁とすることもできる。この場合は、マスフローコントローラ５２０，５２７によりＮ２ガスの流量が調整され、一方で、閉止弁５１５，５２８によりＮ２ガスのフローが遮断される。
【０１６８】
次に、上述のように構成された乾燥モジュール２０５Ａの動作について説明する。
まず、モータ４１５によりウェハＷおよび回転カバー４５０を一体に回転させる。この状態で、フロントノズル４５４およびバックノズル４６３から純水をウェハＷの表面（上面）および裏面（下面）に供給し、ウェハＷの全面を純水でリンスする。ウェハＷに供給された純水は、遠心力によりウェハＷの表面および裏面全体に広がり、これによりウェハＷの全体がリンスされる。回転するウェハＷから振り落とされた純水は、回転カバー４５０に捕らえられ、液体排出孔４５１に流れ込む。ウェハＷのリンス処理の間、２つのノズル４６０，４６１は、ウェハＷから離れた所定の待機位置にある。
【０１６９】
次に、フロントノズル４５４からの純水の供給を停止し、フロントノズル４５４をウェハＷから離れた所定の待機位置に移動させるとともに、２つのノズル４６０，４６１をウェハＷの上方の作業位置に移動させる。そして、ウェハＷを３０〜１５０ｍｉｎ−１の速度で低速回転させながら、ノズル４６０からＩＰＡ蒸気を、ノズル４６１から純水をウェハＷの表面に向かって供給する。このとき、ウェハＷの裏面にもバックノズル４６３から純水を供給する。そして、２つのノズル４６０，４６１を同時にウェハＷの径方向に沿って移動させる。これにより、ウェハＷの表面（上面）が乾燥される。
【０１７０】
その後、２つのノズル４６０，４６１を所定の待機位置に移動させ、バックノズル４６３からの純水の供給を停止する。そして、ウェハＷを１０００〜１５００ｍｉｎ−１の速度で高速回転させ、ウェハＷの裏面に付着している純水を振り落とす。このとき、ガスノズル４６４から乾燥気体をウェハＷの裏面に吹き付ける。このようにしてウェハＷの裏面が乾燥される。乾燥されたウェハＷは、図１に示す搬送ロボット２２により乾燥モジュール２０５Ａから取り出され、ウェハカセットに戻される。このようにして、研磨、洗浄、および乾燥を含む一連の処理がウェハに対して行われる。上述のように構成された乾燥モジュール２０５Ａによれば、ウェハＷの両面を迅速かつ効果的に乾燥することができ、また、正確に乾燥処理の終了時点を制御することができる。したがって、乾燥処理のための処理時間が洗浄プロセス全体の律速工程となることはない。また、洗浄部４に形成される上述した複数の洗浄ラインでの処理時間は平準化することができるので、プロセス全体のスループットを向上させることができる。
【０１７１】
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲とすべきである。
【符号の説明】
【０１７２】
１      ハウジング
２      ロード／アンロード部
３      研磨部
３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ  研磨ユニット  
４      洗浄部
５      制御部
６      第１リニアトランスポータ
７      第２リニアトランスポータ
１０      研磨パッド
１１      リフタ
１２      スイングトランスポータ
２０    フロントロード部
２１      走行機構
２２      搬送ロボット
３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ    研磨テーブル
３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ    トップリング
３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ    研磨液供給ノズル
３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ    ドレッサ
３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄ    アトマイザ
３６      トップリングシャフト
４０      リテーナリング
４２      弾性パッド
５１〜５６    流体路
６０      トップリングヘッド
６５      エアシリンダ
６７      支持軸
７２      軸受
７５      圧力調整部
８５      ドレッサアーム
８６      ドレッシング部材
８８      揺動軸
９０      アーム
９４      揺動軸
１００    チューブ
１０１    パイプアーム
１０２    揺動軸
１１０，１１２    純水供給管
１１３    分配制御部
１２１〜１２７    第１〜第７搬送ハンド
１２１ａ〜１２７ａ    搬送ステージ
１３０Ａ〜１３０Ｃ    昇降駆動機構
１３２Ａ〜１３２Ｃ    リニアガイド
１３４Ａ〜１３４Ｃ    水平駆動機構
１４２    エアシリンダ
１４３    リテーナリングステーション
１４９    摩耗測定器
１５０    載置ステージ
１５１    サポートアーム
１５２    昇降駆動機構
１６２    スイング機構
１６５    昇降駆動機構
１６７    反転機構
１７０    把持機構
１８０    仮置き台
１９０    第１洗浄室
１９１    第１搬送室
１９２    第２洗浄室
１９３    第２搬送室
１９４    乾燥室
２０１Ａ，２０１Ｂ    一次洗浄モジュール
２０２Ａ，２０２Ｂ    二次洗浄モジュール
２０３    仮置き台
２０５Ａ，２０５Ｂ    乾燥モジュール
２０９    第１搬送ロボット
２１０    第２搬送ロボット
３０１〜３０４    ローラ
３０７，３０８    ロールスポンジ
３２１    昇降駆動機構
４０１    基台
４０２    基板支持部材
４１５    モータ
４５０    回転カバー
４５４    フロントノズル
４６０，４６１    ノズル
４６３    バックノズル
４６４    ガスノズル
４７０    リフト機構
４８１，４８２，４８３    磁石
５０１    バブリングタンク
５０２    バブラー
５１０    ウォータージャケット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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